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《中南大学》 2009年
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岩石SHPB实验技术数值模拟分析

高科  
【摘要】:本文介绍了岩石动态压缩力学性能方面的有关研究进展,并对SHPB实验装置与原理进行了简单的叙述,应用ANSYS/LS-DYNA有限元平台建立了SHPB实验装置的三维有限元模型,并从有限元原理、单元选取、沙漏控制、网格划分、接触设置以及初始加载以及等几方面进行了讨论。在此基础上对SHPB实验技术中若干关键问题进行了数值模拟分析。主要包括如下内容: 1)对比分析了传统矩形波和改进的半正弦波加载下,不同直径入射杆,不同加载率,不同传播距离的波形弥散情形,显示并验证了SHPB半正弦加载波受杆径,加载率、及传播距离的影响很小,不会产生弥散现象,进一步证明了半正弦波加载方式是用于岩石类脆性材料大直径SHPB测试的理想形式。 2)对比分析了SHPB试验中半正弦入射波和传统的矩形入射波加载条件下试样早期应力均匀化过程。从试样达到应力平衡所需时间的快慢来考虑,验证了半正弦入射波加载方式对于岩石类脆性材料动态特性的测试具有显著优势。 3)在加载应变率方面,分析得出了半正弦波加载条件下波形应力峰值、持续时间、SHPB杆径、试样长径比与试样加载平均应变率之间的关系。 4)利用半正弦波加载得到了与试验结果比较吻合的应力-应变关系曲线,并分析了不同加载条件下试样的力学特性。采用H-J-C模型模拟岩石破碎过程,研究了不同应变率下的岩石破坏形态。 5)利用数值模拟验证了波的传播、以及早期应力均匀性并不受轴向预应力影响,模拟分析了一维波理论在动静组合实验中的适用性。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TU458

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【引证文献】
中国重要会议论文全文数据库 前1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
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 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
2 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
3 解北京;煤冲击破坏动力学特性及磁场变化特征实验研究[D];中国矿业大学(北京);2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 雷涛;采动卸荷下连续开采诱导放顶动力响应模拟研究[D];中南大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡时胜;霍普金森压杆技术[J];兵器材料科学与工程;1991年11期
2 李为民;许金余;;大直径分离式霍普金森压杆试验中的波形整形技术研究[J];兵工学报;2009年03期
3 李夕兵,古德生,赖海辉;冲击载荷下岩石动态应力-应变全图测试中的合理加载波形[J];爆炸与冲击;1993年02期
4 杨小林,王树仁;岩石爆破损伤断裂的细观机理[J];爆炸与冲击;2000年03期
5 卢芳云,W.Chen,D.J.Frew;软材料的SHPB实验设计[J];爆炸与冲击;2002年01期
6 徐明利,张若棋,张光莹;SHPB实验中试件内早期应力平衡分析[J];爆炸与冲击;2003年03期
7 宋力,胡时胜;SHPB测试中的均匀性问题及恒应变率[J];爆炸与冲击;2005年03期
8 朱珏;胡时胜;王礼立;;SHPB试验中粘弹性材料的应力均匀性分析[J];爆炸与冲击;2006年04期
9 杨军,王树仁;岩石爆破分形损伤模型研究[J];爆炸与冲击;1996年01期
10 张断春,刘洁吾;岩体爆破松裂区的损伤机制及其数值模拟[J];爆炸与冲击;1996年03期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 宋博;姜锡权;陈为农;;霍普金森压杆实验中的脉冲整形技术[A];第三届全国爆炸力学实验技术交流会论文集[C];2004年
2 胡时胜;;SHPB与混凝土材料动态力学性能研究[A];第三届全国爆炸力学实验技术交流会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 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
2 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
3 解北京;煤冲击破坏动力学特性及磁场变化特征实验研究[D];中国矿业大学(北京);2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 崔栋梁;三维动静组合载荷下高应力岩体动力特性及岩爆研究[D];中南大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张雪颖;阮怀宁;贾彩虹;;岩石损伤力学理论研究进展[J];四川建筑科学研究;2010年02期
2 郭中华,朱珍德,花剑岚,张爱军,房震;灰岩强度特性的试验分析与数学模拟[J];地下空间;2001年04期
3 翟所业,贺宪国;巷道围岩塑性区的德鲁克-普拉格准则解[J];地下空间与工程学报;2005年02期
4 荣耀;许锡宾;赵明阶;黄红元;;锚杆对应力波传播影响的有限元分析[J];地下空间与工程学报;2006年01期
5 许金余;范飞林;白二雷;刘军忠;;玄武岩纤维混凝土的动态力学性能研究[J];地下空间与工程学报;2010年S2期
6 王泽东;许金余;吕晓聪;刘军忠;张磊;;围压作用下岩石冲击破坏与变形特性试验研究[J];地下空间与工程学报;2011年02期
7 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
8 郑宇;王晓鸣;李文彬;李伟兵;;材料对双层药型罩形成串联EFP的影响[J];兵器材料科学与工程;2009年01期
9 胡昌明;李英雷;胡时胜;刘仓理;;高温-高应变率下MB2合金的动态力学性能及变形机理[J];兵器材料科学与工程;2009年05期
10 林艺生;傅学金;杨月诚;;30CrMnSiA绝热剪切带显微观察与分析[J];兵器材料科学与工程;2010年06期
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1 周剑;张路青;王学良;;水平层状岩体边坡动力响应中的结构面效应研究[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
2 张明;何煌;曾首义;;连结状况对陶瓷复合装甲抗弹性能的影响[A];计算爆炸力学进展[C];2006年
3 薛志刚;胡时胜;;水泥砂浆在主动围压下的动态力学性能[A];第六届全国工程结构安全防护学术会议论文集[C];2007年
4 蒋国平;浣石;;水泥混凝土的SHPB试验研究[A];第八届全国爆炸力学学术会议论文集[C];2007年
5 宋力;胡时胜;;SHPB测试中的均匀性问题及恒应变率[A];Hopkinson杆实验技术研讨会会议论文集[C];2007年
6 陶俊林;陈裕泽;胡文军;陈刚;黄西成;;SHPB实验中几个问题的讨论[A];Hopkinson杆实验技术研讨会会议论文集[C];2007年
7 张守保;张磊;;Φ100SHPB应用现状和前景[A];Hopkinson杆实验技术研讨会会议论文集[C];2007年
8 曲英章;彭刚;冯家臣;刘原栋;;一维霍普金森压杆(SHPB)的工程塑料动态压缩实验技术[A];Hopkinson杆实验技术研讨会会议论文集[C];2007年
9 李英雷;;SHPB实验数据处理的规范化问题讨论[A];Hopkinson杆实验技术研讨会会议论文集[C];2007年
10 胡时胜;;研究混凝土材料动态力学性能的实验技术[A];Hopkinson杆实验技术研讨会会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 戚增坤;突变控制机制及其在船舶非线性横摇运动中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 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
3 高立新;轿车集成开发中若干关键技术研究[D];合肥工业大学;2010年
4 高光发;防护工程中若干规律性问题的研究和机理分析[D];中国科学技术大学;2010年
5 张洁;SiCp/Cu基复合材料的研制及性能研究[D];江苏大学;2010年
6 张华;冲击荷载作用下岩石动态损伤特性研究[D];昆明理工大学;2009年
7 杨溢;爆破荷载对蠕动边坡的累积效应及稳定性影响研究[D];昆明理工大学;2010年
8 叶红;风化岩体中压力型锚索锚固机理与设计方法研究[D];武汉理工大学;2010年
9 竺铝涛;纤维力学性质应变率效应和针织复合材料弹道冲击破坏机理[D];东华大学;2010年
10 王长义;高应变速率下镁合金的动态力学行为及变形机制[D];沈阳工业大学;2011年
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1 苏发强;新义煤矿三软煤层巷道围岩稳定与支护技术研究[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 孟庆辉;恐怖爆炸荷载作用下地铁隧道的冲击反应与防护研究[D];山东科技大学;2010年
5 郑珊珊;带流量稳定器的先导式比例减压阀设计研究与特性分析[D];山东科技大学;2010年
6 左贵强;沿空动压巷道平衡支护技术研究与应用[D];山东科技大学;2010年
7 宫妍;波动方程的非结构化网格改进有限差分方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 胡金萍;蜂窝夹芯板动态力学行为研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 陈朝中;无定形聚合物力学行为的应变率依赖性研究[D];湘潭大学;2009年
10 邹长星;XYZ-100型稀油站管路流场数值模拟[D];沈阳理工大学;2010年
【同被引文献】
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1 黄生文;司铁汉;冯建伟;曹云强;;卸荷效应下牛湖山隧道围岩应力分析[J];地下空间与工程学报;2009年01期
2 胡时胜;霍普金森压杆技术[J];兵器材料科学与工程;1991年11期
3 龚敏,黎剑华;延长药包不同位置起爆时的应力场[J];北京科技大学学报;2002年03期
4 罗毓;覃振华;李波文;;爆破漏斗形成过程的数值模拟研究[J];爆破;2007年03期
5 庙延钢,张汉兴;预裂爆破的微观分析[J];爆破;1999年02期
6 唐志平 ,王礼立;SHPB实验的电脑化数据处理系统[J];爆炸与冲击;1986年04期
7 李夕兵,古德生,赖海辉;冲击载荷下岩石动态应力-应变全图测试中的合理加载波形[J];爆炸与冲击;1993年02期
8 杨小林,王树仁;岩石爆破损伤断裂的细观机理[J];爆炸与冲击;2000年03期
9 卢芳云,W.Chen,D.J.Frew;软材料的SHPB实验设计[J];爆炸与冲击;2002年01期
10 李英雷,胡时胜,彭建祥,李大红;霍普金森压杆实验中的磁场干扰[J];爆炸与冲击;2002年03期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 宋博;姜锡权;陈为农;;霍普金森压杆实验中的脉冲整形技术[A];第三届全国爆炸力学实验技术交流会论文集[C];2004年
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1 王婷;EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 凌同华;爆破震动效应及其灾害的主动控制[D];中南大学;2004年
3 张磊;混凝土层裂强度的研究[D];中国科学技术大学;2006年
4 张义平;爆破震动信号的HHT分析与应用研究[D];中南大学;2006年
5 夏祥;爆炸荷载作用下岩体损伤特征及安全阈值研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2006年
6 高峰;顶板诱导崩落机理及次生灾变链式效应控制研究[D];中南大学;2009年
7 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
8 李启月;深孔爆破破岩能量分析及其应用[D];中南大学;2008年
9 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
10 付京斌;受载组合煤岩电磁辐射规律及其应用研究[D];中国矿业大学(北京);2009年
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1 高祥涛;炸药破碎岩石能量分布研究[D];安徽理工大学;2010年
2 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
3 艾万民;岩体卸荷应力场—渗流场耦合试验研究及数值分析[D];重庆大学;2005年
4 薛嫚;总体平均经验模式分解法的理论研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
5 王庆国;隧道岩石爆破理论研究与数值模拟[D];西南交通大学;2008年
6 胡海浪;岩质边坡稳定参数敏感性分析及其开挖卸荷岩体力学参数研究[D];三峡大学;2008年
7 刘礼标;爆破荷载下隧道围岩的损伤分析[D];重庆交通大学;2009年
8 李耀;混凝土HJC动态本构模型的研究[D];合肥工业大学;2009年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 韩东波;赵光明;孟祥瑞;;大理岩动态劈裂拉伸实验的数值模拟及分析[J];矿业研究与开发;2013年03期
2 李成武;王金贵;胡泊;王川;;煤岩材料SHPB实验被动围压数值模拟研究[J];采矿与安全工程学报;2014年06期
3 李明;茅献彪;曹丽丽;茅蓉蓉;浦海;;高应变率下煤力学特性试验研究[J];采矿与安全工程学报;2015年02期
4 戎立帆;穆朝民;张文清;;潘谢煤田13_(-1)煤层煤岩冲击动力学性能及本构关系的建立[J];煤炭学报;2015年S1期
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1 戎立帆;潘谢煤田13-1煤层煤岩冲击动力学性能及本构关系的建立[D];安徽理工大学;2015年
【二级参考文献】
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1 胡时胜;霍普金森压杆技术[J];兵器材料科学与工程;1991年11期
2 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
3 章根德;岩石对冲击载荷的动态响应[J];爆炸与冲击;1982年02期
4 朱瑞赓 ,吴绵拔;不同加载速率条件下花岗岩的破坏判据[J];爆炸与冲击;1984年01期
5 杨黎明 ,朱兆祥 ,王礼立;短纤维增强对聚碳酸酯非线性粘弹性性能的影响[J];爆炸与冲击;1986年01期
6 田兰桥 ,白以龙;材料动态力学性能实验的一个数据处理系统[J];爆炸与冲击;1986年01期
7 唐志平 ,王礼立;SHPB实验的电脑化数据处理系统[J];爆炸与冲击;1986年04期
8 王金贵;气体炮及其常规测试技术(一)[J];爆炸与冲击;1988年01期
9 楼沩涛;花岗岩体中应力波传播计算的动态本构关系[J];爆炸与冲击;1989年03期
10 周风华,王札立,胡时胜;有机玻璃在高应变率下的损伤型非线性粘弹性本构关系及破坏准则[J];爆炸与冲击;1992年04期
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1 何满潮;钱七虎;;深部岩体力学研究进展[A];第九届全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2006年
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1 刁心宏;房柱式采矿地压动态控制及人工智能应用研究[D];东北大学;2001年
2 左宇军;动静组合加载下的岩石破坏特性研究[D];中南大学;2005年
3 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
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1 谢若泽,张方举,颜怡霞,田常津,李玉龙,陈裕泽,李思忠,陶俊林;高温SHPB实验技术及其应用[J];爆炸与冲击;2005年04期
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5 邹广平,李秀坤,张学义;用于大尺寸试件的SHPB装置[J];应用科技;2002年11期
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1 ;流体物理研究所SHPB实验技术研究进展[A];Hopkinson杆实验技术研讨会会议论文集[C];2007年
2 陶俊林;陈裕泽;胡文军;陈刚;黄西成;;SHPB实验中几个问题的讨论[A];Hopkinson杆实验技术研讨会会议论文集[C];2007年
3 张方举;谢若泽;胡文军;;PC材料SHPB实验技术与应用[A];第五届全国爆炸力学实验技术学术会议论文集[C];2008年
4 周国才;胡时胜;付峥;;用于测量材料高温动态力学性能的SHPB技术[A];第八届全国爆炸力学学术会议论文集[C];2007年
5 段祝平;;SHPB技术的回顾与展望[A];Hopkinson杆实验技术研讨会会议论文集[C];2007年
6 李旭东;刘凯欣;;一种改进传统SHPB实验技术的新的波形分离方法[A];北京力学会第13届学术年会论文集[C];2007年
7 宋力;胡时胜;;SHPB实验中的端面凹陷修正[A];第五届全国爆炸力学实验技术学术会议论文集[C];2008年
8 邹广平;唱忠良;王新征;;改造SHPB撞击杆抑制矩形入射脉冲弥散效应的研究[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年
9 ;国防科技大学SHPB实验技术和应用情况简介[A];Hopkinson杆实验技术研讨会会议论文集[C];2007年
10 ;中国工程物理研究总体工程研究所SHPB试验技术研究与应用情况[A];Hopkinson杆实验技术研讨会会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 陶俊林;SHPB实验技术若干问题研究[D];中国工程物理研究院;2005年
2 朱珏;混凝土类材料冲击本构特性的SHPB技术及Lagrange反解法的研究[D];中国科学技术大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 邓志方;高温SHPB实验中的界面热传导特性及其影响[D];中国工程物理研究院;2006年
2 孙善飞;混凝土SHPB实验的数值模拟[D];合肥工业大学;2008年
3 高科;岩石SHPB实验技术数值模拟分析[D];中南大学;2009年
4 果春焕;SHPB系统中几个问题的探讨[D];哈尔滨工程大学;2006年
5 王艳;应用SHPB试验对活性粉末混凝土动力性能的研究[D];湖南大学;2006年
6 江伏;应用SHPB试验对橡胶粉混凝土动力性能的研究[D];湖南大学;2007年
7 禹琦;高温下素混凝土SHPB抗冲击性能试验研究[D];湖南大学;2011年
8 黎昕;一维动静组合载荷下灰岩力学特性研究[D];昆明理工大学;2014年
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