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《中南大学》 2005年
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冲击载荷作用下岩石动态断裂过程机理研究

胡柳青  
【摘要】:该文对冲击载荷作用下的岩石断裂机理进行了比较全面和系统的研究,从微观、细观与宏观三个层次对岩石断裂过程特性及其动力响应进行了分析,其主要工作如下: 1、对三种典型应力波分别利用傅立叶变换与小波变换进行了对比分析,得知了它们的频率分布以及能量分布规律;针对冲击载荷的作用特点,提出了由冲击载荷所引起的应力波波长、岩石的缺陷尺寸以及试件尺寸之间的大小关系作为宏观、细观与微观尺度划分标准。 2、针对冲击载荷作用下岩石断裂的微观热力学过程为绝热过程或准绝热过程,利用热力学理论与冲击作用下岩石的物态方程,得出了此状态下的岩石本构关系,并提出了冲击载荷作用下岩石微观热力学破坏条件。 3、通过分析单一有限尺寸裂纹在应力波作用时的近裂纹面应力场,得出了影响其动态应力强度因子的主要因素是应力释放区大小以及应力释放区外的应力分布。在此基础上,构建了用于计算动态应力强度因子的近似表达式。通过对垂直方向、切线方向以及斜向冲击载荷作用下的动态响应进行的数值模拟,得到了各种状况下的动态应力强度因子,同时获悉了最优断裂条件下应力波入射情况。 4、对应力波在软弱结构面以及节理裂隙处传播的特征进行了系统的研究,探讨了岩石动态断裂过程中的应力波波形畸变的问题。针对软弱结构面上的摩擦滑移准则的局限性,引入能量损耗值来表示界面可滑移的程度或趋势大小,把单点上的可滑移条件下的能量动力准则推广到整个结构面上,并从应力准则的角度验证了此方法的可行性。通过对应力波在张开型节理裂隙处传播规律的解析分析,得出了细观缺陷的几何结构、物理特性对应力波传播的影响。通过重点考查SHPB压杆实验中反射波的变化情况,指出其反射波的变化过程能反映岩石的动态累积损伤或动态断裂过程。 5、考虑到岩石动态断裂的相关因素以及应力波作用的特点,以能量
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TU452

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前9条
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5 朱栗宝;罗周全;罗贞焱;黄准生;刘晓明;;采场底部结构斜面角优化研究[J];矿冶工程;2012年01期
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中国博士学位论文全文数据库 前9条
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2 杨永海;新型冲击式液压桩锤系统设计及仿真研究[D];吉林大学;2008年
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4 洪亮;冲击荷载下岩石强度及破碎能耗特征的尺寸效应研究[D];中南大学;2008年
5 李启月;深孔爆破破岩能量分析及其应用[D];中南大学;2008年
6 叶洲元;动力扰动下高应力岩石力学特性研究[D];中南大学;2008年
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8 王志亮;煤层深孔预裂爆破裂隙扩展机理与应用研究[D];中国矿业大学(北京);2010年
9 张袁娟;露天矿爆破振动对边坡的影响及其预测研究[D];武汉理工大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 万圣;液压凿岩机冲头新型换向系统的研究开发[D];兰州理工大学;2011年
2 崔智丽;岩石类材料中心裂纹圆盘试件动态断裂韧性测试系统的动力学有限元分析及测试方法的研究[D];安徽理工大学;2011年
3 申培文;受动静载荷作用刀具破岩断裂力学分析及数值模拟[D];湖南科技大学;2011年
4 谢含华;贯通式潜孔锤反循环连续取心钻进提高岩心长度技术研究[D];吉林大学;2007年
5 张宝康;孔壁岩石裂缝起裂扩展的动态数值模拟[D];中国石油大学;2008年
6 张立;煤层综采面底板岩石深孔松动爆破技术研究[D];安徽理工大学;2008年
7 谢世勇;动静组合载荷作用下岩石破碎数值模拟及试验研究[D];湖南科技大学;2006年
8 李文峰;多功能清雪车碾压磙工作机理及参数优化研究[D];吉林大学;2009年
9 赵丽霞;岩石类材料动态断裂韧性测试的有限元分析[D];安徽理工大学;2009年
10 李候清;重型液压凿岩机冲击机构及其液压驱动系统研究[D];中南大学;2010年
【参考文献】
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 韩丹;程先富;;安庆市土壤颗粒的分形特征研究[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2011年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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2 林立志;李法新;;考虑弹塑性变形约束的裂纹尖端塑性区分析[A];塑性力学新进展——2011年全国塑性力学会议论文集[C];2011年
3 张晓平;王思敬;韩庚友;张兵;;岩石单轴压缩条件下裂纹扩展试验研究——以片状岩石为例[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
4 周剑;张路青;胡瑞林;王学良;;大型结构面产状影响下应力波传播规律研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
5 蒋海军;况雨春;朱志镨;伍开松;王勤;;粒子冲击钻井技术基础理论及试验研究[A];非常规油气资源勘探开发装备及应用技术研讨会论文集[C];2011年
6 侯书军;李慨;侯志强;贾力伟;赵雪涛;郭晓庆;;振动利用工程研究的某些新进展及其共性关键动力学问题[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)下册[C];2011年
7 施式亮;何利文;李润求;;基于R/S分析方法的煤矿瓦斯涌出时序特征分析[A];中国职业安全健康协会2010年学术年会论文集[C];2010年
8 王祥厚;李程远;;台阶爆破岩石块度预测的神经网络[A];第七届全国工程爆破学术会议论文集[C];2001年
9 陈成军;谢若泽;;内部填充泡沫铝的圆柱壳屈曲数值模拟[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(上)[C];2005年
10 王礼立;朱珏;赖华伟;;冲击动力学研究中实测波信息的解读分析[A];第八届全国冲击动力学学术讨论会会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 魏海霞;爆破地震波作用下建筑结构的动力响应及安全判据研究[D];山东科技大学;2010年
2 于志明;无线通信系统中的信号识别技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 曲嘉;钢纤维混凝土劈拉强度的实验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 杨勇;压力敏感性材料裂纹尖端场的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 杨敬源;井壁稳定性若干力学问题的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 赵扬锋;煤岩变形破裂电荷感应规律的研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
7 倪丽萍;基于分形技术的金融数据分析方法研究[D];合肥工业大学;2010年
8 张永林;车辆道路数值模拟与仿真研究[D];华中科技大学;2010年
9 韩强;CFRP-混凝土界面粘结滑移机理研究[D];华南理工大学;2010年
10 孙杨勇;粗集料表面微观构造分形性质探讨与沥青路面抗滑性能关系研究[D];华南理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 黄春光;大倾角“三软”不稳定厚煤层放顶煤开采矿压规律研究[D];河南理工大学;2010年
2 李波;义安矿水力冲孔卸压增透消突技术研究[D];河南理工大学;2010年
3 赵文武;淮南矿区典型煤层水力冲孔技术参数研究及消突效果考察[D];河南理工大学;2010年
4 郭昭亮;含有预置缺陷的膨胀环动态断裂行为研究[D];中国工程物理研究院;2010年
5 武文宾;冲击地压的非线性岩梁混沌动力学分析[D];山东科技大学;2010年
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7 吕海波;岩石三维内部裂隙扩展过程的数值模拟研究[D];山东科技大学;2010年
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9 伍修锟;呼吸性煤尘物理化学特性的研究及应用[D];山东科技大学;2010年
10 旺扎拉;特种车辆变速箱齿轮传动失效分析[D];长春理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王汉军,付跃升,蓝成仁;定向致裂爆破法在煤矿瓦斯抽放中的应用研究[J];安全与环境学报;2001年04期
2 熊继有,钱声华,孙文涛,王希勇;石油工程中岩石裂纹扩展与破坏机理研究[J];地下空间;2002年02期
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6 王固态,刘振华,李云珍,代荣和;提高煤层瓦斯抽放率的高能气体致裂技术研究[J];火炸药学报;2000年04期
7 王志亮;黄景忠;范书群;王建国;;岩石爆破中塑性压剪损伤的数值模拟[J];火炸药学报;2006年05期
8 杨莉莉;王吉芳;徐小力;;小波变换在差动热分析仪信号处理中的应用[J];北京机械工业学院学报;2006年01期
9 赵静野,孙厚钧,高军;引射器基本工作原理及其应用[J];北京建筑工程学院学报;2001年03期
10 林士炎,李长洪,乔兰,刘宝许;爆破震动对高速路边坡影响的数值模拟[J];北京科技大学学报;2003年06期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 汤筠筠;杨涛;;2008年冬季低温雨雪冰冻灾害对公路交通影响分析[A];中国科学技术协会2008防灾减灾论坛论文集[C];2008年
2 张志呈;肖正学;何绍田;郭学彬;;定向断裂控制爆破技术降低围岩损伤的作用[A];岩石力学新进展与西部开发中的岩土工程问题——中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集[C];2002年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨国平;全液压独立无级调频调能液压冲击器的研究[D];中南大学;2000年
2 张志兵;气动冲击锤的计算机模拟研究[D];中南大学;2001年
3 喻长智;岩石爆破混沌模型与条形药包爆破应力波衰减规律的研究[D];中南大学;2001年
4 余永强;层状复合岩体爆破损伤断裂机理及工程应用研究[D];重庆大学;2003年
5 郑周练;螺旋切槽孔松动爆破力学机理及试验研究[D];重庆大学;2003年
6 刘忠;新型液压冲击机械设计理论与控制策略研究[D];中南大学;2001年
7 朱萍玉;冲击机械动态反演设计方法研究[D];中南大学;2003年
8 伍佑伦;基于岩体断裂力学的巷道稳定性与锚喷支护机理研究[D];华中科技大学;2004年
9 王金相;爆炸粉末烧结的细观沉能机制研究[D];大连理工大学;2005年
10 陈宝义;地下穿孔液压冲击器的研究与设计[D];吉林大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 姚鹏;炸药与岩石的匹配分析研究[D];武汉理工大学;2011年
2 牛志武;钻孔爆破断裂控制技术研究[D];太原理工大学;2003年
3 赵习金;分离式霍普金森压杆实验技术的改进和应用[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2003年
4 苏碧军;岩石动态强度和动态断裂韧度的测试技术研究[D];四川大学;2003年
5 王辉;爆炸荷载下岩石爆破损伤断裂机理研究[D];西安科技大学;2003年
6 张龙江;双缸双作用液压打桩锤研究与开发[D];西安建筑科技大学;2004年
7 胡小江;新型液压打桩锤研究[D];西安建筑科技大学;2004年
8 化一栋;控制爆破技术及其应用研究[D];西安建筑科技大学;2004年
9 唐海;岩石预裂爆破成缝分析及爆破参数确定的智能研究[D];武汉理工大学;2004年
10 胡振阳;潜孔锤反循环钻进技术在河南栾川钼矿复杂地层中的试验与理论研究[D];吉林大学;2004年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘石;许金余;刘军忠;吕晓聪;支乐鹏;;绢云母石英片岩和砂岩动态破坏过程的能量分析[J];地下空间与工程学报;2011年06期
2 贾善坡;王强;张艳娜;;裂隙岩体声波传播特征数值模拟研究[J];长江大学学报(自然科学版)理工卷;2010年03期
3 颜廷俊;姜美旭;张杨;聂炳林;;基于ANSYS-LSDYNA的围压下粒子冲击破岩规律[J];断块油气田;2012年02期
4 陈顺安;彭阳;;旋挖钻在湘江特大桥的应用[J];湖南交通科技;2010年01期
5 王金彦;周细应;龚秀刚;;大型筒式柴油打桩锤冲击活塞动应力分析[J];中国工程机械学报;2012年01期
6 叶以挺;蒋红星;潘江波;;旋挖钻机在之江大桥深埋硬质岩层中的应用[J];公路;2012年03期
7 唐景文;黄锐;梅慧浩;汪亦显;陈光辉;;光爆层厚度对光面爆破效果影响的数值分析[J];铁道科学与工程学报;2013年01期
8 张立;;煤层综采面底板岩石松动爆破参数设计[J];淮南职业技术学院学报;2010年01期
9 俞缙;关云飞;肖琳;张迪;;弹性纵波在不同非线性法向变形行为节理处的传播[J];解放军理工大学学报(自然科学版);2007年06期
10 胡敬朋;;三维煤岩力电耦合的损伤力学模型研究[J];金属矿山;2009年11期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 李夕兵;宫凤强;周子龙;尹土兵;洪亮;;岩石类材料SHPB实验中的几个关键问题[A];第六届全国爆炸力学实验技术学术会议论文集[C];2010年
2 邵珠山;宋林;;节理处爆炸波的能量衰减规律研究[A];面向低碳经济的隧道及地下工程技术——中国土木工程学会隧道及地下工程分会隧道及地下空间运营安全与节能环保专业委员会第一届学术研讨会论文集[C];2010年
3 许金余;刘石;;大理岩冲击加载试验碎块的分形特征分析[A];第3届全国工程安全与防护学术会议论文集[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 危卫华;热氢处理改善钛合金切削加工性的基础研究[D];南京航空航天大学;2010年
2 王传留;孕镶金刚石仿生结构耐磨性能的研究[D];吉林大学;2011年
3 任红;贯通式潜孔锤反循环连续取心钻进取心机理研究[D];吉林大学;2008年
4 殷黎明;甘肃北山花岗岩节理水力、力学特性研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2008年
5 焦长洲;地震作用下隧道式复合锚碇动力响应分析[D];西南交通大学;2008年
6 李地元;高应力硬岩胞性板裂破坏和应变型岩爆机理研究[D];中南大学;2010年
7 金解放;静载荷与循环冲击组合作用下岩石动态力学特性研究[D];中南大学;2012年
8 郭勇;无级调频调能气液驱动液压打桩锤设计方法及其性能研究[D];中南大学;2011年
9 宋林;节理岩体中应力波传播的动力特性研究[D];西安建筑科技大学;2012年
10 蒋复量;金属矿矿岩可爆性评价及井下采场深孔爆破参数优化的理论与试验研究[D];中南大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱振东;冲击式液压桩锤的工作过程研究与结构分析[D];沈阳工业大学;2011年
2 王杰夫;振动清除冰雪机理及振动碾压磙优化研究[D];吉林大学;2011年
3 杨伟;高地应力巷道卸压爆破机理及参数研究[D];武汉理工大学;2011年
4 曾恒;高速列车横向半主动减振器的研究[D];太原科技大学;2011年
5 邹洋;岩石动静组合加载巴西盘劈裂试验研究[D];中南大学;2011年
6 杜晶;不同长径比下岩石冲击动力学特性研究[D];中南大学;2011年
7 黄治成;采场外廓控制爆破技术研究及应用[D];中南大学;2011年
8 宋光伟;液压打桩锤压力反馈PLC控制配流系统研究[D];中南大学;2011年
9 陈智;旋挖钻机机锁式钻杆的有限元分析[D];沈阳理工大学;2011年
10 崔智丽;岩石类材料中心裂纹圆盘试件动态断裂韧性测试系统的动力学有限元分析及测试方法的研究[D];安徽理工大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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9 张晓强;王者昌;陈怀宁;黄须强;吕朝阳;;局部预冷在焊接中应用的可行性研究[A];第九次全国焊接会议论文集(第2册)[C];1999年
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中国重要报纸全文数据库 前10条
1 南方日报记者 钟啸 实习生 陈奕杭;北车再爆“裂纹门”[N];南方日报;2011年
2 王震刚 胡雪林;创新设备管理 减少含铌钢板坯裂纹[N];中国冶金报;2009年
3 杨凯镟 郭朝晖 摘译;新型冷却系统助力“无裂纹”板坯生产[N];中国冶金报;2009年
4 ;最佳钻岩方法[N];中国水利报;2001年
5 王厚昕 摘译;改进工艺操作 生产无缺陷钢材产品[N];中国冶金报;2010年
6 本报记者 冯春梅;战机“神医”[N];人民日报;2009年
7 ;不懈追求的金属学家——蔡其巩[N];中国冶金报;2000年
8 王睿;德国研发玻璃幕墙裂纹传感器[N];中国建材报;2010年
9 本报记者 王洁;“裂纹风波”来袭:高铁国产化之考[N];21世纪经济报道;2011年
10 涂学建 李沛功 本报特约记者 严德勇;他们用青春丈量大地的坐标[N];解放军报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 胡柳青;冲击载荷作用下岩石动态断裂过程机理研究[D];中南大学;2005年
2 果春焕;动态断裂试样受力状态及其对J积分影响的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 胡昌明;预制缺陷的H-K9L玻璃的动态断裂研究[D];中国工程物理研究院;2010年
4 杨学春;基于应力波原木内部腐朽检测理论及试验的研究[D];东北林业大学;2004年
5 杨立云;岩石类材料的动态断裂与围压下爆生裂纹的实验研究[D];中国矿业大学(北京);2011年
6 肖江;单板层积材弹性模量在线检测系统研究[D];北京林业大学;2008年
7 韦东滨;金属材料内部裂纹愈合规律的研究[D];北京科技大学;2001年
8 宋金瓯;汽车催化器非稳态数学模型的研究[D];大连理工大学;1999年
9 关庆丰;强流脉冲电子束作用下金属材料的微观结构状态[D];吉林大学;2005年
10 赵在理;压力容器的结构分析与安全评估研究[D];武汉理工大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 金山;管道检测的实验与分析方法研究[D];北京工业大学;2002年
2 苏自武;YZX127型液动锤产生的应力波及其传播研究[D];成都理工大学;2005年
3 孙长城;基于应力波和小波分析的低速旋转机械故障诊断研究[D];沈阳工业大学;2006年
4 曹明;流固耦合下压力管道动态断裂数值分析[D];浙江大学;2006年
5 白玉柱;煤岩冲击劈裂效应的力学分析及试验研究[D];太原理工大学;2003年
6 林文树;应力波与超声波在木材内部缺陷检测中的对比研究[D];东北林业大学;2005年
7 王蕊;轴向撞击弹性直杆屈曲的实验和理论研究[D];太原理工大学;2005年
8 蔡继红;利用应力波测定涂层结合强度的研究[D];天津大学;2005年
9 陈乾堂;基于应力波传播理论的齿轮动应力分析[D];西北工业大学;2006年
10 于永江;炮采提高块率的机理研究[D];辽宁工程技术大学;2004年
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