含水多孔巖石材料沖擊動(dòng)態(tài)力學(xué)行為研究.pdf

1、巖石材料的含孔隙、含水等細(xì)觀(guān)特性對(duì)其宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)性能有著十分重要的影響，進(jìn)而影響巖石材料的高速?zèng)_擊響應(yīng)、沖擊開(kāi)坑等動(dòng)力學(xué)行為。本文主要采用理論計(jì)算、數(shù)值仿真分析和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，分析巖石材料含孔隙和含水細(xì)觀(guān)特性對(duì)宏觀(guān)沖擊響應(yīng)行為的影響規(guī)律，以及超高速?zèng)_擊下，圍繞含水巖石和干燥巖石的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能，研究巖石材料的沖擊飛濺特性和成坑形態(tài)。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)含水多孔巖石材料沖擊壓縮特性理論模型研究
　　基于沖擊動(dòng)

2、力學(xué)、含孔隙、多組分材料物態(tài)方程理論模型，開(kāi)展沖擊載荷作用下巖石材料物態(tài)方程理論分析，建立綜合考慮巖石孔隙、含水特性的沖擊物態(tài)方程。利用該模型對(duì)不同孔隙率和含水量的巖石材料進(jìn)行理論計(jì)算，計(jì)算結(jié)果與已有實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證了理論模型的可靠性，分析了含孔隙、含水特性對(duì)沖擊壓縮性能的影響規(guī)律。
　　(2)含水多孔巖石材料沖擊壓縮行為細(xì)觀(guān)數(shù)值模擬研究
　　從含水多孔巖石材料細(xì)觀(guān)特性入手，結(jié)合巖石材料細(xì)觀(guān)照片，經(jīng)合理簡(jiǎn)化，建立能夠反映材

3、料細(xì)觀(guān)結(jié)構(gòu)特性的巖石材料細(xì)觀(guān)有限元模型?；贏(yíng)UTODYN有限元計(jì)算軟件，對(duì)巖石材料沖擊壓縮行為進(jìn)行細(xì)觀(guān)尺度模擬。結(jié)果表明，建立的細(xì)觀(guān)有限元數(shù)值模型可以描述含水多孔巖石材料的沖擊壓縮特性，能夠反映巖石材料顆粒、孔隙和含水特性對(duì)其動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的影響規(guī)律。
　　(3)高速飛片對(duì)含水多孔巖石材料沖擊壓縮實(shí)驗(yàn)研究
　　利用高壓室結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)飛片撞擊巖石試件，開(kāi)展巖石材料沖擊壓縮實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)比分析了干燥巖石和含水巖石的沖擊波傳播規(guī)律。在沖

4、擊壓縮實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，利用PVDF薄膜壓電傳感器，獲得了巖石材料試件的沖擊波物理參數(shù)，實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的沖擊波參數(shù)與理論及仿真結(jié)果吻合較好。
　　(4)典型含水多孔巖石材料高速?zèng)_擊開(kāi)坑實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬研究
　　基于上述結(jié)果，開(kāi)展含水多孔巖石材料高速?zèng)_擊開(kāi)坑實(shí)驗(yàn)，分析干燥巖石和含水巖石的沖擊開(kāi)坑特性，同時(shí)前述章節(jié)確定的巖石材料細(xì)觀(guān)特性（含水含孔）獲得的沖擊Hugoniot參數(shù)，應(yīng)用于沖擊開(kāi)坑仿真中，并與已有實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。獲取巖石材