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多自由面逐孔起爆最优微差时间的数值模拟研究

作　者: 范晓明
导　师: 郭连军
学　校: 辽宁科技大学
专　业: 采矿工程
关键词: 微差爆破合理微差间隔时间数值模拟 ANSYS/LS-DYNA
分类号: TD235
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

微差爆破技术是现代露天矿爆破最主要的技术之一,在提高岩石破碎效率,降低爆破振动影响等方面具有关键性的作用。本文在现代爆破理论的基础上,对露天矿微差爆破技术的作用原理、合理微差间隔时间的选取进行一些深入的分析。从基本理论和数值模拟两个方面对微差爆破问题展开了研究。理论上,首先对微差爆破技术的研究历史及国内外的研究现状进行了阐述。从爆破对岩石的破坏作用出发,深入研究了岩石爆破机理的损伤力学,然后分析应力波作用区岩体的的破碎机理,同时对影响爆破效果的因素进行了分析。数值模拟中,以显示动力分析有限元程序ANSYS/LS-DYNA为模拟工具,详细计算了平面模型在多自由面条件下,双孔微差爆破时岩体动态应力分布和变化规律,主要研究孔网参数的变化和微差间隔时间对爆破效果的影响。建立一系列计算模型,改变微差时间、孔网参数,通过对数值模拟结果的分析、比较,得出了不同参数组合条件下模型特征点的应力分布特征,通过对不利破碎区域提取的模拟计算点拉应力响应值与岩石的抗拉强度对比分析,寻找出东鞍山铁矿千枚岩的合理的微差间隔时间和孔网参数。本论文为露天矿山爆破技术提供了新的实践思路,为微差爆破设计提供了理论指导和技术支持,本论文成果具有一定的实用性、创新性、先进性及推广应用前景。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-13
  1.1 引言  8
  1.2 研究的背景及意义  8-9
  1.3 国内外研究现状  9-11
    1.3.1 爆破的优化模拟  9-10
    1.3.2 微差爆破的理论研究  10-11
  1.4 研究的内容与方法  11-13
第二章岩石的爆破破碎机理  13-24
  2.1 爆破对岩石的破坏作用  13-16
    2.1.1 爆炸应力波反射拉伸作用和爆生气体的膨胀作用  13-14
    2.1.2 爆破对岩体的内部作用  14-15
    2.1.3 爆破对岩石的外部作用  15-16
  2.2 岩石爆破破碎机理的损伤力学  16-19
    2.2.1 岩石爆破的两个不同阶段  16-17
    2.2.2 动作用阶段对岩石的损伤  17-18
    2.2.3 静作用阶段对岩石的影响  18-19
  2.3 岩石爆破中的应力波  19-23
    2.3.1 应力波的传播特性  20-22
    2.3.2 应力波作用区岩体的的破碎机理  22-23
  2.4 本章小结  23-24
第三章微差爆破和合理微差间隔时间的选取  24-35
  3.1 微差爆破的作用分析  24-29
    3.1.1 产生新自由面原理  24-26
    3.1.2 应力波叠加原理  26
    3.1.3 增强碰撞作用原理  26-28
    3.1.4 地震波的干扰降震原理  28-29
  3.2 逐孔起爆合理微差间隔时间的确定  29-31
    3.2.1 孔间的合理微差间隔时间  29-30
    3.2.2 排间的合理微差间隔时间  30-31
  3.3 多自由面逐孔起爆的合理微差间隔时间  31-34
    3.3.1 产生新自由面的合理微差间隔时间  31-33
    3.3.2 合理微差间隔时间的半经验模型  33-34
  3.4 本章小结  34-35
第四章爆破数值模拟的基本理论及方法应用  35-42
  4.1 爆破数值模拟的意义  35-36
  4.2 有限单元法的基本原理  36
  4.3 数值模拟的几种算法  36-37
  4.4 有限元软件ANSYS/LS-DYNA的介绍  37-38
  4.5 ANSYS/LS DYNA模拟的基本原理  38-41
    4.5.1 控制方程  38-40
    4.5.2 ANSYS/LS DYNA的基本流程  40-41
  4.6 本章小结  41-42
第五章多自由面微差爆破的数值模拟  42-69
  5.1 数值模型的建立  42-43
  5.2 材料模型的选取  43-46
    5.2.1 爆破介质模型  43-44
    5.2.2 炸药材料模型  44-45
    5.2.3 炸药JWL状态方程的参数拟合  45-46
  5.3 模拟拾取计算点分析  46-47
  5.4 算法  47-48
  5.5 数值计算时间控制  48
  5.6 数值模拟的结果与分析  48-67
  5.7 本章小结  67-69
第六章结论与展望  69-71
  6.1 结论  69
  6.2 展望  69-71
参考文献  71-74
致谢  74

多自由面逐孔起爆最优微差时间的数值模拟研究

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