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岩石冲击损伤特性的试验研究

作　者: 史瑾瑾
导　师: 肖正学
学　校: 西南科技大学
专　业: 矿产普查与勘探
关键词: 岩石力学冲击损伤一级轻气炮声波测试数值模拟
分类号: TD313
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 406次
引　用: 6次
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内容摘要

本文利用一级轻气炮对圆柱形石灰石试件进行了冲击损伤试验和压力测试，研究了冲击作用下岩石中压力波的传播规律。采用软回收装置对冲击损伤试件进行了回收，并对回收试件进行了宏观观察、微观分析、声波测试、筛分分级。通过这一系列测试分析手段，对岩石冲击损伤情况进行研究。发现在冲击压力作用下岩石试件的破碎特点(块度与颗粒数之间存在指数关系，块度与质量百分比之间满足抛物线关系)；发现试件底部(冲击端为头部，另一端面为底部)损伤程度大于中部的损伤规律，分析了岩石试件在冲击作用下损伤特性，提出了岩石试件不同部分的损伤原理。这些试验研究结果对岩石破碎、工程爆破、岩体稳定性方面的研究和设计提供了有参考价值的依据。采用有限元软件LS-DYNA对岩石试件冲击过程进行了数值模拟，并与冲击损伤试验结果相比较，模拟分析与实验结果有较好的一致性。数值模拟的结果为进一步进行岩石试件冲击损伤实验的方案选择、参数设置具有一定的指导作用。

全文目录

1 绪论  8-14
  1.1 概述  8-9
  1.2 岩石损伤力学的研究现状  9-10
  1.3 岩石动力损伤特性的研究现状  10-13
    1.3.1 岩石动态损伤特性的试验研究现状  10-12
    1.3.2 岩石损伤数值计算的研究现状  12-13
  1.4 本文的研究内容与方法  13-14
2 岩石损伤力学特性  14-27
  2.1 岩石的宏观力学性质  14-15
  2.2 岩石细观力学性质  15-19
    2.2.1 岩石微观断裂机理分析  16-17
    2.2.2 岩石脆性损伤断裂准则  17-18
    2.2.3 微裂纹的扩展准则  18-19
    2.2.4 应变率对岩石损伤断裂的影响  19
  2.3 岩石中的应力波  19-23
    2.3.1 弹性波  19-22
    2.3.2 冲击波  22-23
  2.4 岩石损伤的检测方法  23-26
  2.5 本章小结  26-27
3 岩石冲击损伤实验及测试  27-40
  3.1 实验方法  27-31
    3.1.1 冲击实验方法  27-30
    3.1.2 测试方法  30-31
  3.2 实验装置  31-35
    3.2.1 轻气炮  31-35
    3.2.2 回收装置  35
  3.3 岩石动态作用的压力测试及分析  35-39
    3.3.1 测试方法及步骤  35-37
    3.3.2 测试结果及分析  37-39
  3.4 本章小结  39-40
4 岩石冲击损伤特性的测试分析  40-54
  4.1 分析方法  40-41
  4.2 岩石损伤的声波测试  41-45
    4.2.1 声波测试系统及其测试原理  41-42
    4.2.2 测试方法  42-43
    4.2.3 声波测试结果  43-44
    4.2.4 测试结果分析  44-45
  4.3 岩石损伤的宏观观测  45-47
    4.3.1 观测结果  45-47
    4.3.2 岩石冲击损伤区的形成原因分析  47
  4.4 岩石损伤的细观观测  47-48
  4.5 岩石损伤的块度分析  48-52
    4.5.1 实验方法  49
    4.5.2 筛分结果  49-50
    4.5.3 结果分析  50-51
    4.5.4 结论  51-52
  4.6 本章小结  52-54
5 岩石冲击过程的数值模拟  54-66
  5.1 引言  54-55
  5.2 LS-DYNA简介  55-57
    5.2.1 LS-DYNA的发展概况  55
    5.2.2 LS-DYNA程序功能简介  55-57
    5.2.3 LS-DYNA基本求解过程  57
  5.3 岩石冲击损伤过程的数值模拟  57-65
    5.3.1 有限元初始模型的建立  57-58
    5.3.2 材料参数及状态方程  58-59
    5.3.3 数值模拟结果及分析  59-63
    5.3.4 低速冲击实验的数值模拟  63-65
  5.4 本章小结  65-66
结论  66-68
致谢  68-69
参考文献  69-74
攻读硕士期间发表的学术论文及研究成果  74

岩石冲击损伤特性的试验研究

内容摘要

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