含水多孔巖石材料沖擊動態(tài)力學(xué)行為研究.pdf

1、巖石材料的含孔隙、含水等細觀特性對其宏觀動力學(xué)性能有著十分重要的影響，進而影響巖石材料的高速沖擊響應(yīng)、沖擊開坑等動力學(xué)行為。本文主要采用理論計算、數(shù)值仿真分析和實驗研究相結(jié)合的方法，分析巖石材料含孔隙和含水細觀特性對宏觀沖擊響應(yīng)行為的影響規(guī)律，以及超高速沖擊下，圍繞含水巖石和干燥巖石的動態(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)。本文主要研究內(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

2、力學(xué)、含孔隙、多組分材料物態(tài)方程理論模型，開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。利用該模型對不同孔隙率和含水量的巖石材料進行理論計算，計算結(jié)果與已有實驗結(jié)果對比，驗證了理論模型的可靠性，分析了含孔隙、含水特性對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觀數(shù)值模擬研究
　　從含水多孔巖石材料細觀特性入手，結(jié)合巖石材料細觀照片，經(jīng)合理簡化，建立能夠反映材

3、料細觀結(jié)構(gòu)特性的巖石材料細觀有限元模型?；贏UTODYN有限元計算軟件，對巖石材料沖擊壓縮行為進行細觀尺度模擬。結(jié)果表明，建立的細觀有限元數(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、孔隙和含水特性對其動態(tài)力學(xué)性能的影響規(guī)律。
　　(3)高速飛片對含水多孔巖石材料沖擊壓縮實驗研究
　　利用高壓室結(jié)構(gòu)驅(qū)動飛片撞擊巖石試件，開展巖石材料沖擊壓縮實驗研究，對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、擊壓縮實驗過程中，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)，實驗所測得的沖擊波參數(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沖擊開坑實驗與數(shù)值模擬研究
　　基于上述結(jié)果，開展含水多孔巖石材料高速沖擊開坑實驗，分析干燥巖石和含水巖石的沖擊開坑特性，同時前述章節(jié)確定的巖石材料細觀特性（含水含孔）獲得的沖擊Hugoniot參數(shù)，應(yīng)用于沖擊開坑仿真中，并與已有實驗結(jié)果進行對比分析。獲取巖石材