【摘要】：摘要：本文以異形沖頭SHPB動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)為平臺(tái),結(jié)合高速攝像技術(shù),對(duì)花崗巖在不同沖擊速度下的峰后破壞特性進(jìn)行了研究,并建立異形沖頭SHPB測(cè)試裝置的PFC2D數(shù)值模型,在細(xì)觀層面上進(jìn)一步對(duì)巖石在沖擊荷載作用下峰后階段的裂隙產(chǎn)生、擴(kuò)展以及損傷等進(jìn)行了研究。主要研究?jī)?nèi)容及成果如下： (1)隨著沖擊荷載的逐漸增大,巖石動(dòng)態(tài)應(yīng)力應(yīng)變曲線的峰后變形由彈性逐漸向延性過(guò)渡,其峰后變形模式分為彈性回彈、脆性破壞和延性變形。三種峰后變形模式對(duì)應(yīng)著巖石三種破壞形態(tài),分別為：端部環(huán)狀剪切帶、環(huán)狀劈裂破壞和粉碎破壞； (2)試樣表面的裂紋擴(kuò)展方向與試樣沖擊加載方向平行,且明顯的宏觀裂紋主要發(fā)生在峰后階段,巖石試樣在沖擊荷載作用下的最終破壞形態(tài)主要由兩個(gè)方向上的破裂帶控制：一是試樣側(cè)面沿軸向的劈裂帶,二是試樣端部與桿接觸面的環(huán)狀破裂帶。； (3)PFC數(shù)值分析發(fā)現(xiàn),沖擊荷載作用下,巖石的變形破壞過(guò)程由剪切裂紋和拉伸裂紋共同控制。在峰前的彈性變形階段以剪切裂紋為主,當(dāng)巖石進(jìn)入非線性變形階段,拉伸裂紋才開始出現(xiàn)；巖石在峰后階段的劇烈破壞則是拉伸裂隙主導(dǎo)的劈裂破壞。 (4)基于Weibull分布的動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)損傷模型能較好的描述巖石的動(dòng)態(tài)變形過(guò)程,且充分反映了巖石強(qiáng)度、應(yīng)變和加載應(yīng)變率之間的關(guān)系。同時(shí),試樣的損傷演化可以用微裂隙累積增長(zhǎng)來(lái)表征,損傷和微裂紋之間具有很好的線性相關(guān)性。
[Abstract]:Abstract: based on the SHPB dynamic testing system of special-shaped punch, combined with high-speed camera technology, the post-peak failure characteristics of granite at different impact velocities are studied, and the PFC2D numerical model of SHPB testing device for special-shaped punches is established. The crack generation, propagation and damage in the post-peak stage of rock under impact load are further studied at the meso level. The main research contents and results are as follows: (1) with the increasing of impact load, the post-peak deformation of dynamic stress-strain curve of rock changes gradually from elasticity to ductility, and the post-peak deformation mode is divided into elastic springback. Brittle failure and ductile deformation. The three post-peak deformation patterns correspond to three failure patterns of rock, which are end annular shear zone, annular split failure and comminuted failure. (2) the crack propagation direction on the specimen surface is parallel to the impact loading direction of the specimen, and the obvious macroscopic crack mainly occurs in the post-peak stage. The ultimate failure pattern of rock specimen under impact load is mainly controlled by the fracture zone in two directions: one is the axial fracture zone on the side of the specimen, the other is the annular fracture zone on the interface between the end of the specimen and the bar. (3) PFC numerical analysis shows that the deformation and failure process of rock under impact load is controlled by both shear crack and tensile crack. Shear cracks are dominant in the elastic deformation stage before the peak, and tensile cracks only begin to appear when the rock enters the nonlinear deformation stage, and the sharp failure of the rock in the post-peak stage is the splitting failure dominated by the tensile fracture. (4) the dynamic statistical damage model based on Weibull distribution can well describe the dynamic deformation process of rock, and fully reflects the relationship among rock strength, strain and loading strain rate. At the same time, the damage evolution of the specimen can be characterized by the cumulative growth of microcracks, and there is a good linear correlation between the damage and the microcrack.
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TU45

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2416313