爆炸的动静作用破岩与动态裂纹扩展机理研究
爆炸作用下岩石动态本构关系试验研究
爆炸作用下岩石动态本构关系试验研究
针对目前爆炸事故频发的情况，我们开展了爆炸作用下岩石动态本构关系试验研究。
本次试验的目的是探究岩石在极端环境下的变形和破裂特征，为相关领域提供参考依据。
试验采用高速摄影技术和应变测量技术来观测和记录岩石在爆炸作用下的变形和破裂过程。
实验结果表明，岩石在爆炸作用下首先出现激烈变形，然后进入破裂阶段，最终形成碎石。
根据试验结果，我们建立了爆炸作用下的岩石动态本构关系模型。
该模型可应用于类似爆炸作用下的岩石变形和破裂问题中，为岩石工程设计和爆破施工提供指导和依据。
总体来说，本次试验为深入研究岩石在极端环境下的变形和破裂特征提供了参考，也为相关行业提供了理论和实践的支持。
我们相信在未来的研究中，我们将会有更多的成果和发现。
爆破作用下的岩石破碎和破裂机理研究
爆破作用下的岩石破碎和破裂机理研究岩石爆破技术已经广泛的应用于矿山开采及工程施工中，然而，爆破作用下的岩石破碎和破裂机理非常复杂，需要进行系统的探讨。
介绍了常见的爆破破岩理论，分析了炸药在岩石中爆破作用的范围，包括压碎区、破裂区及震动区，分析了各范围的作用机理及破坏特点。
标签：爆破岩石破碎压碎区破碎区震动区1引言在工程施工、矿山开采等活动中，经常需要对岩石进行爆破。
爆破时，需要根据施工要求及岩石的特点，选择合适的爆破手段。
研究爆破作用下的岩石破碎和破裂机理，对于精确掌握爆炸作用下的岩石破碎区域、破裂程度与炸药类型的关系，掌控爆炸效果，优化爆破方案具有重要的意义。
2爆破破岩理论介绍2.1爆炸气体产物膨胀压力破坏理论根据爆炸气体产物膨胀压力破坏理论，岩石中的炸药爆炸时，产生了大量的气体，温度和压强不断增大，随着气体的不断膨胀，产生了强大的压力作用在岩石岩壁上。
因为各方位的作用力不同，引起了不同的径向位移，形成了剪切应力。
当剪切应力达到一定程度后，会引起岩石的破裂。
根据爆炸气体产物膨胀压力破坏理论，岩石只有在爆炸气体作用的时间内发生破碎，且产生冲击波的能量仅占炸药总能量的5%～15%，这样少的能量很难使整块岩石破碎。
实际应用说明，在爆炸时，还有其他作用对岩石产生了巨大的影响。
2.2冲击波引起应力波反射破坏理论根据冲击波引起应力波反射破坏理论，岩石的破坏主要是由自由面上应力波反射转变成的拉应力波造成的。
该理论的主要依据：（1）冲击波波阵面的压力比爆炸气体产物的膨胀压力大得多；（2）岩石的抗拉强度比抗压强度低得多，在自由面处确实常常发现片裂、剥落现象。
（3）根据应力波理论：压缩应力波在自由面处反射成为拉伸应力波。
2.3爆炸气体膨胀压力和应力波共同作用根据该理论，岩石的破坏是高温、高压气体和应力波共同作用的结果。
爆炸时产生的高温、高压气体和应力波有不同的作用。
炸药爆炸后在岩石中产生爆炸冲击波，使炮孔周围附近的岩石被“粉碎”；由于消耗大量的能量，冲击波衰减为应力波，在粉碎区之外造成径向裂隙，反射应力波使这些裂纹进一步扩展；爆炸时产生的高温、高压气体，会发挥“气楔作用”使裂隙扩大，并最终贯通形成岩块。
裂隙岩体三维裂纹动态扩展规律与破断机制
裂隙岩体三维裂纹动态扩展规律与破断机制裂隙岩体是一种由裂隙网络构成的岩体，裂隙在岩体的形成过程中起着重要的作用。
裂纹动态扩展规律和破断机制是研究裂隙岩体力学行为的关键点，对于地质灾害的预测和防治具有重要意义。
本文将从裂纹动态扩展规律和破断机制两个方面进行探讨。
裂纹动态扩展规律是指在外界作用下，裂纹在岩体中发展和扩展的规律。
一般来说，裂纹动态扩展规律可以分为线性和非线性两种情况。
在线性规律下，裂纹的扩展速度与应力强度因子呈线性关系，即扩展速度正比于应力强度因子。
而在非线性规律下，裂纹的扩展速度与应力强度因子不再呈线性关系，而是随着应力强度因子的增大而增大。
裂纹的动态扩展规律受到多种因素的影响，如岩性、裂隙类型和应力状态等。
其中，岩体的质地和裂隙的形态是决定裂纹动态扩展规律的重要因素之一。
此外，裂纹动态扩展还与岩体的环境条件有关，如温度、湿度等。
这些因素的综合作用决定了裂纹的扩展速度和方向。
破断机制是指在裂纹动态扩展过程中，岩体受到应力作用下的破坏机理。
破断机制可以分为韧性破断和脆性破断两种情况。
在韧性破断中，岩体具有一定的延性，即在受到应力作用下能够发生可逆变形。
而在脆性破断中，岩体则具有较低的延性，受到应力作用后很快发生不可逆变形并形成破碎。
破断机制的选择与岩体的物质性质和应力条件有关。
例如，在高温高压条件下，岩体的韧性破断机制更为显著，而在低温低压条件下，岩体的脆性破断机制则更加明显。
除此之外，破断机制还与裂隙的性质有关。
当裂隙的密度较大，且分布较均匀时，岩体更容易发生脆性破断。
裂纹动态扩展规律和破断机制研究的意义不仅在于理解岩体力学行为的基本规律，还可为工程实践提供理论支持和技术指导。
通过研究裂纹动态扩展规律，可以预测岩体在不同应力状态下的破坏行为，进而为地质工程的设计和施工提供依据。
同时，通过研究破断机制，可以针对岩体的特点开发出相应的防治措施，减少地质灾害的发生。
总之，裂隙岩体裂纹动态扩展规律和破断机制的研究对于理解岩体的力学行为、预测和防治地质灾害具有重要意义。
应用断裂力学对岩爆裂纹扩展的研究
应用断裂力学对岩爆裂纹扩展的研究摘要：在地下工程施工过程中，由于开挖或其他因素造成围岩体的突然破坏，导致围岩局部应力集中产生发生岩爆现象，岩爆引起的裂纹会降低隧道整体的稳定性以及抗压强度，为研究岩爆裂纹的扩展，本文引入断裂力学判据，应用最大周向理论分析裂纹的断裂角方向，并且得出结论，为围岩中的已有裂隙是否会产生支裂纹，支裂纹出现后扩展方向的判断，如果有可能扩展改如何支护，以及提高围岩整体稳定性提供了有力的依据。
关键词：岩石力学、断裂力学、岩爆、裂纹扩展引言在现代地下工程施工的过程当中，由于围岩体突然受到破坏，导致围岩体中应力场的重新分布，并且伴随着岩体中应变能的突然释放，因此就会产生岩石破裂等失稳现象，而岩爆则是围岩失稳现象的体现。
岩爆是在高地应力地区的地下工程因为开挖卸荷而产生的围岩块飞射抛撒的脆性破坏过程。
大部分的岩爆现象是发生在脆性岩石中，具有突发性和危害巨大等特点，严重威胁施工人员和设施的安全。
通过之前大量学者的研究和实践证明，围岩的破坏是由内部开裂的微裂纹逐渐发展的结果，这也就是说,破坏只是裂纹发展过程的最后阶段; 而要真正了解地下工程围岩的破坏机制, 就是要研究其内部微裂纹的扩展分布规律。
地下工程围岩的裂隙会降低地下工程整体的稳定性以及抗压强度，然而岩石中存在不同程度的各种裂隙，当岩体受到较大荷载作用时，其裂纹将发生扩展，为研究裂纹扩展的方式，因此引入断裂力学的方法来研究。
之前学者通过大量的室内单轴拉伸、三轴拉伸的等实验反映出岩石的脆性断裂性质。
得出结论岩石样品试验的破坏机制大体分为：劈裂破坏与剪切过程伴生着的拉伸破坏和纯剪切破坏，因此可以引用断裂力学准则进行判别。
在岩体受到荷载作用时，岩体裂纹破坏机制主要是拉伸破坏和纯剪切破坏，根据断裂力学观点，针对拉伸破坏和剪切破坏的岩体，其裂纹分别于断裂力学中的Ⅰ型断裂、Ⅱ型断裂以及ⅠⅡ复合型断裂相符，当其应力强度因子K达到Kc 时，裂纹尖端开始扩展，在复合型加载下，裂纹的扩展不一定像单向拉伸那样沿轴线方向伸展，也有可能会拐弯，这个拐弯的角度就是断裂角，根据断裂力学理论，针对复合型断裂理论分为两类，即应力参量理论和能量理论，本文通过最大周向理论来对岩体的断裂角进行研究，以及从能量理论对新裂纹产生进行简单分析。
节理岩体爆生裂纹扩展动态焦散线模型实验研究
当一个 含有 裂纹 的试 件受 到拉伸 荷 载时， 试件 的厚 度 和 材 料 的折 射 率 将 发
生线性 变化 ， 两 种 变 化 都 将 使 光 线 发 这
生偏 转作用 ， 当用 一束 光源 照射 试件 时 ，
在距试 件距 离 ｚ 的平 面上 ， 。处 光强 的分 布不 是均匀 的 ， 应 于裂 纹 尖 端 附 近 的 对 区域 ， 成 为 暗斑 ， 为 焦 散斑 ， 在 焦 将 称 而 散斑 的周 围 ， 形 成一 条亮 线 ， 为焦 散 则 称
对 冲击载 荷下裂 纹 动态扩 展 问题 进 行 了研究 。杨 仁树 等［ 、 清等 ［ 首 次 建立 爆 炸载 荷 动态 焦 散线 测 ８李 ］ ９ ］
试 系统 ， 究岩石 中爆 生裂 纹 的扩展 机理 。这 种实验 方 法在 测定 裂纹 尖 端 位 置和 应力 强 度 因子 方 面非 研
常方便 ， 而且精 度较 高 ， 已经成 为研 究断裂 力学 的重 要 实验 方法 。本 文 中应 用 动态 焦 散 线测 试 系统 ， 建
节 理岩 体 爆 生 裂 纹 扩展 动态 焦 散 线模 型 实验 研 究
肖同社 ， 杨仁树 ， 庄金钊 ， 清 李
（ ． 国矿 业 大 学 力 学 与 建 筑 工 程 学 院 ， 京 １ ０ ８ ； １中 北 ０ ０ ３ ２ 中国 农 业 大 学 水 利 与 土 木 学 院 ， 京 １ ０ ８ ） ． 北 ０ ０ ３
１Ｏ ６
爆
炸
与
冲
击
第 ２ ７卷
１ ２ 利用 焦散线 确定 强度 因子 ．
Ｊ Ｆ Ｋａ ｈ ｆ １ 和 苏先基 等 详 细分析 了动态 断裂过 程 中动力 因素对 焦散斑 形状 、 寸 的影 响 ， ． ． ｌ ｏｆ￣ ｔ Ｅ２ ｅ 尺 为 确定 动态应 力强度 因子 提供 了依据 。在 爆炸 加 载 的作用 下 ， 纹附 近受 Ｐ波 和 Ｓ波 的作 用 ， 以裂 纹 裂 所 尖端 的应力 为复合 应力场 ， 承受 拉应 力和 剪应 力 的共 同作 用 ， 纹应 为 Ｉ、 裂 Ⅱ复 合 型裂 纹 ¨。动态 载
液态二氧化碳相变爆破裂纹扩展规律研究及应用
液态二氧化碳相变爆破裂纹扩展规律研究及应用液态二氧化碳相变爆破是一种运用物理爆破来对低透气性煤层进行增透的方法,具备安全环保、操作简单、适用范围广的特点。
通过对井下进行相变爆破,煤体透气性大幅度提高,瓦斯得到释放,工作面突出可能性降低。
同时,二氧化碳对瓦斯的驱替作用,可以有效提高瓦斯抽采水平。
本文采用理论分析、数值模拟、现场试验等方法,对液态二氧化碳爆破能量、爆破裂纹扩展机理、爆破裂纹扩展规律以及煤层深孔相变爆破增透效果等进行了系统的研究,主要取得以下研究成果:(1)结合二氧化碳的相态特性,分析了相变爆破过程的能量变化,利用R-K-S气体状态方程计算了高压气体的膨胀功与相变爆破设备的爆炸能量。
(2)结合爆破理论与断裂力学,分析了液态二氧化碳相变爆破裂纹扩展机理,计算了高压二氧化碳冲击形成的应力波造成的粉碎区、裂隙区范围,根据宏观裂纹的有效应力强度因子,研究了高压二氧化碳作用下裂纹动态扩展机理。
在准静态应力场分析的基础上,研究了高压气体作用下中远区裂纹二次扩展的形成条件。
(3)基于SPH计算方法,建立了煤体气爆损伤模型,模拟了单孔液态二氧化碳相变爆破的爆破过程,研究了煤体气爆破坏机理,确定了相变爆破的爆破半径,得到了爆破过程钻孔周围粉碎区形成、径向裂纹萌生与扩展规律。
(4)利用SPH算法建立煤体气爆数值模型,研究了孔间相互作用爆破裂纹的形成与扩展规律。
结合理论计算与数值模拟,得到了双孔爆破合理孔间距。
通过研究控制孔对裂纹的导向作用机理和模拟有控制孔作用的双孔爆破,分析了控制孔对裂纹扩展规律的影响。
根据对不同布孔方式下裂纹扩展规律的分析,梅花形布孔爆破能量分布均匀,降低了爆破能量的重复利用率,减弱了应力集中作用,使得钻孔周围的裂纹能够充分发展,可以取得较好的爆破效果。
(5)通过在龙凤煤矿进行煤层深孔相变爆破增透试验,试验表明,液态二氧化碳爆破具有安全高效、操作简单、无污染,且煤层增透效果显著等特点。
爆破动载作用下岩体裂纹扩展规律及巷道稳定性研究
爆破动载作用下岩体裂纹扩展规律及巷道稳定性研究近年来,随着我国经济建设的持续发展,采矿工程及其它岩土工程的规模不断扩大,爆破技术也被广泛地应用于矿山开采、巷道开挖等工程领域之中,但是爆破技术在为工程带来便利的同时也给工程的稳定性和安全性带来了隐患,爆破动载下的岩体破坏和岩体稳定性问题越来越受到重视。
因此,研究爆破动载对岩石裂纹扩展及巷道稳定性具有重要的现实意义和理论价值。
首先,论文针对爆破动载下各因素对岩石裂纹扩展的影响不同,基于正交试验设计方法,选取初始裂纹长度、裂纹倾角、裂纹数量、爆破动载和弹性模量、泊松比、密度共七个影响因素为主控因素,设计了18个不同的数值计算方案。
通过不同方案下岩石裂纹扩展长度和声发射次数正交方差分析,发现爆破动载大小对岩石裂纹扩展影响最大,其次是裂纹倾角、裂纹长度,最后是裂纹数量;同时,岩石力学参数对裂纹扩展也有一定影响,其中弹性模量对岩石裂纹扩展影响最大,而其它因素影响较小。
然后,基于Griffith能量释放理论,建立了爆破动载下岩体裂纹扩展计算模型,研究了装药量、爆心距和弹性模量对岩体裂纹扩展的影响。
结果表明,装药量和弹性模量不变时,在爆心距100m范围以内,单次爆破下裂纹扩展长度随着爆心距的增加而快速降低;爆心距和弹性模量不变时,单次爆破作用下岩体裂纹扩展长度随着装药量的增加呈线性增加,且在装药量大于150KG时,同一爆心距下的裂纹扩展速度随装药量的呈迅速增大的趋势;装药量和爆心距不变时,当弹性模量小于60GPa,单次爆破下裂纹扩展长度随着弹性模量的增加而快速降低。
接着,利用RFPA软件对不同爆破参数下的岩体裂纹扩展进行数值分析,结果表明,当装药量为300KG时,在爆心距小于125m的范围以内,随着爆心距的增加,单次爆破下裂纹扩展长度快速降低;同时当弹性模量大于50GPa时,随着弹性模量的增加,单次爆破产生的裂纹扩展长度变化趋于平缓。
通过爆破动载下岩石裂纹扩展长度数值计算结果和理论计算结果对比分析,两种方法计算结果相对误差小于10.6%,表明建立的爆破动载下岩体裂纹扩展计算模型能够反映裂纹的形成和扩展。
岩石动态碎裂机理及其影响因素的实验研究与模拟
岩石动态碎裂机理及其影响因素的实验研究与模拟岩石动态碎裂机理及其影响因素一直是地质学和岩石力学领域的研究热点。
岩石碎裂是岩体在应力作用下发生破坏、断裂、产生裂隙的过程。
了解岩石碎裂机理及其影响因素对于预测地质灾害、工程设计和资源勘探等具有重要意义。
本文将探讨岩石动态碎裂的机理，并分析影响因素的实验研究和模拟方法。
一、岩石动态碎裂机理岩石动态碎裂机理是指在外部作用力的作用下，岩石内部发生断裂和破碎的形成机制。
这一机理主要包括应力集中、裂纹扩展和断裂破坏等过程。
1. 应力集中：外部作用力使岩石内部应力集中，当应力达到一定程度时，岩石开始发生裂纹。
2. 裂纹扩展：随着外部应力的继续作用，岩石内部的裂纹逐渐扩展，从微观尺度到宏观尺度，形成大片的破碎区域。
3. 断裂破坏：当裂纹扩展到一定程度时，岩石会发生断裂破坏，形成明显的断层面和碎裂细胞。
二、影响因素的实验研究方法影响岩石动态碎裂的因素主要包括岩石性质、应力状态、加载速率等。
为了研究这些影响因素，科学家运用了多种实验方法。
1. 静态实验：通过对岩石样本进行静态加载试验，可以研究不同应力状态下岩石的破坏特性。
这种实验方法适用于研究岩石的基本力学性质和破坏模式。
2. 动态实验：动态加载试验是模拟岩石在地震、爆破等动态载荷下的破坏过程。
这种实验方法能够更准确地模拟实际工程中的动态载荷，研究岩石的瞬变响应和破坏机制。
3. 数值模拟：除了实验方法，数值模拟也是研究岩石动态碎裂的重要手段。
通过建立适当的岩石模型和加载条件，可以模拟不同条件下岩石的破坏过程，并进一步分析各种影响因素的作用机制。
三、影响因素的研究与模拟分析1. 岩石性质：岩石的物理力学性质对其动态碎裂特性具有重要影响。
研究者可以通过实验测量和数值模拟来确定不同岩石类型的力学参数，并进一步分析其与碎裂机理的关系。
2. 应力状态：应力状态是影响岩石碎裂的重要因素之一。
实验可以通过改变加载方向和大小来模拟不同的应力状态，进而研究其对岩石破坏过程的影响。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
爆炸的动静作用破岩与动态裂纹扩展机理研究岩石的爆破理论包括两部分:一是爆炸应力波的动态作用,二是爆生气体的准静态作用。
目前我们认为岩石的爆炸破岩是两者共同作用的结果,只是在不同的爆破参数和装药条件下两者各自的作用程度不同而已。
因此,在研究岩石爆破破岩机理时必须同时考虑到两者对岩石破碎的不同贡献,提高精细化控制爆破效果,深化爆破理论。
基于上述考虑,本文单独分别对爆炸应力波的动作用和爆生气体的准静态作用进行试验研究,同时结合DLSM数值模拟,对动态裂纹的扩展过程进行分析。
课题的研究成果将为定向断裂控制爆破提供理论基础。
本文的研究内容主要包括以下几个方面:1.基于NSCB测试方法,利用霍普金森杆试验系统,同时结合高速摄影、DLSM数值分析、SEM电镜扫描、P波波速测量等技术手段,研究了砂岩等几种典型岩石类材料的在常规及特殊状态下的动态断裂韧度,发现:岩石类材料的动态断裂韧度表现出明显的加载率依赖性,随着加载率的增大,岩石的动态断裂韧度呈逐渐增大的趋势。
试验中发现,相同加载率的条件下,花岗岩的断裂韧度最高,煤的断裂韧度最低,砂岩和泥岩较为接近,有机玻璃的断裂韧度低于3种岩石但高于煤。
DLSM数值分析也得到与试验类似的结果,但加载面对测试结果有着重要的影响,理想的线性加载并不适用于岩石类材料动态断裂韧度测试研究,自由面加载和5mm面加载时的数值计算结果能够与试验较好的吻合。
同时,底端支座的约束条件也会对测试产生影响。
高温处理后砂岩的断裂韧度测试中发现,在同一个热处理温度时,断裂韧度随加载率的变化成线性增加的趋势。
特别的,加载率较低时,各个热处理温度时的断裂韧度值较为接近,但加载率较高时,断裂韧度值则有较大差别,断裂韧度-加载率曲线的斜率随热处理温度的升高而减小。
含层理煤的动态断裂韧度测试发现,随着节理倾角的增大,“动态断裂韧度”有减小的趋势,但并不是呈线性递减的关系。
天然的层理结构分布并不均匀,其赋存状态及其矿物构成不一,这些都会对测试结果带来影响。
2.利用数字激光动态焦散线试验方法(DLDC),进行了不同装药结构切缝药包爆破试验,揭示切缝药包不耦合装药爆破爆生气体准静态作用机理,同时利用显式动力分析程序LS-DYNA模拟切缝药包爆炸以及初始裂纹形成的早期过程,并对不耦合系数与爆破损伤之间的关系进行了探讨。
不耦合系数对爆生裂纹扩展有显著的影响。
不耦合系数α1为1.67时,主裂纹扩展长度和裂纹数目最佳。
爆炸应力波与爆生气体对裂纹的扩展产生了影响。
不耦合装药使得应力波的幅值降低,爆生气体的准静态作用加强。
在以橡皮泥为介质的试验中,应力强度因子和速度的变化幅度较小。
橡皮泥介质作为炸药爆炸产物与炮孔壁间的缓冲层,使得能量传递增加,应力波的作用时间延长,爆炸的作用范围加大。
次裂纹尖端的动态能量释放率数值整体上小于两条主裂纹。
能量沿切缝药包壁的切缝方向优先释放,促使炮孔切缝方向的径向裂纹受到强烈的拉应力而快速扩展,从而抑制非切缝方向裂纹的扩展。
数值模拟的结果表明,空气不耦合装药时,在固体介质中产生的高强压应力超过其抗压强度时,就会在炮孔壁上形成粉碎区,其面积虽小,但耗能很大。
为了避免粉碎区的形成,使爆炸产生的能量更多的用于切缝方向裂纹的扩展,从改善
定向断裂爆破效果的角度出发,得出空气不耦合装药系数约为1.67,这与试验得到的结果是一致的。
3.提出了一种简易的“动、静作用分离装置”,对堵塞炮孔和敞开炮孔爆破水泥砂浆试验所获应变波进行了波形特征分析和基于能量的时频分析,发现:切缝药包动作用破岩过程中,与炮孔等距的测点处,切缝方向的应变峰值最大,非切缝方向次之,135°方向再次之,45°方向最小,最大应变率的变化趋势亦是如此,且爆炸近区的测点处有明显的残余应变。
切缝药包爆破动、静作用对比发现,切缝方向上随着比例距离的增大,应变峰值和最大应变率逐渐递减,且相同比例距离处堵塞炮孔爆破的应变峰值要高于敞开炮孔。
普通装药爆破,堵塞炮孔试验时测得的拉应变峰值和压应变峰值与敞开炮孔时的相应数值近似呈2倍关系。
切缝药包动作用破岩试验中,与爆源的距离相同的测点处,出现了相似的低频频段,集中在292.8-448hz。
各个测点与切缝所成角度不同,在一定程度上影响了应力波的传播,导致高频频段的分布不均。
切缝药包动、静作用对比试验中,随着比例距离的增大,频带逐渐集中,堵塞炮孔时测点的振动频率明显高于敞开炮孔。
在普通装药爆破动、静作用对比试验中,测点的频带分布特征相似,没有突兀的低频频段和高频频段,说明普通装药爆破对频带分布影响不大。
4.利用焦散线试验和dlsm数值分析,研究动、静联合作用双孔爆破孔间裂纹贯穿机理。
发现:双孔同时爆破时,孔间贯穿裂纹尖端并未直接相遇,而是一上一下,相遇后继续扩展,并向异方的已有的裂纹方向移近。
动态应力强度因子ki从初始值迅速减小,然后ki的数值经过反复振荡后,又逐渐增大,并达到第二个峰值,之后开始减小。
裂纹扩展的过程中kii基本都小于ki。
贯穿裂纹ai、bi尖端的动态应力强度因子大于外侧裂纹ao、bo。
裂纹扩展速度v和加速度a均呈现波浪起伏式的涨落变化,应力波以及由界面反射回的拉伸波在裂纹尖端散射、绕射,对裂纹扩展产生了影响。
速度和加速度的峰值交替出现,加速度首先达到峰值,然后速度再达到峰值。
动态能量释放率由最大值迅速减小,振荡变化后第二次达到峰值,又逐渐减小。
切槽及装药结构会对双孔间裂纹贯穿产生影响,主要表现在,与切槽炮孔相比,自未切槽的炮孔处产生的裂纹长度较短,扩展速度较低,裂尖的应力强度较小。
含缺陷介质的试件被爆后,爆生主裂纹止于预制裂纹断面处而没有相互交汇贯通,表明缺陷对定向断裂控制爆破效果有着重要的影响。
DLSM数值分析表明,加载速率不同而产生不同类型的压碎区域和径向拉伸裂隙区,当爆炸应力波峰值超过介质动态抗压强度,紧邻爆破孔周围出现压碎区域。
在压碎区域由于较高的能量耗散率,颗粒出现破坏。
在压碎区域形成后会有径向裂隙的形成。
不同炮孔间距的同段爆破形成的破坏区域不同。
5.动态荷载下缺陷介质裂纹扩展机理,在焦散线试验中,主裂纹尖端的的动态应力强度因子振荡增大至峰值又减小,然后增大至最大值时主裂纹起裂。
次裂纹起裂前,KI振荡变化,起裂后迅速增大后振荡减小。
随着预制裂纹倾斜角度的不断增大,主裂纹的运动轨迹越来越偏离竖直方向而变得弯曲,而贯穿整个试件的次裂纹的运动轨迹变得越来越平直,此次裂纹尖端的动态应力强度峰值随倾斜角度的增加而增大。
主裂纹起裂后,速度迅速减小。
次裂纹扩展速度先增大后震荡减小,与KI的
变化趋势保持一致。
DLSM模拟结果试验结果具有较好的吻合性,试件中的裂纹首先开始于底部缺口的前端,随后逐渐扩展至预制缺陷处,然后从预制缺陷的一端起裂,将整个试件贯穿分成两半。
预制缺陷的倾斜角度变化对初始主裂纹的扩展影响不大。
对于次裂纹的扩展速率,有随预制缺陷倾斜角度增大而减小的变化特征,但水平预制缺陷时次裂纹的扩展速率远高于倾斜缺陷。
预制缺陷的存在,改变了应力波在试件中的传播路径。
冲击荷载下支座约束对裂纹的扩展速率影响并不大,只是在“两个支座完全X方向光滑,Y方向约束”时次裂纹起裂时间相对较早,且扩展速率较大。
非均匀性的模拟中主、次裂纹的扩展速度呈“高-低-高”振荡性变化,且杂质的密度越大这种振荡性越明显。