以霍普金森壓桿系統(tǒng)為實驗手段,以石灰?guī)r為研究對象,開展不同應變率下的常規(guī)沖擊實驗和相同幅值條件下的循環(huán)沖擊實驗。通過沖擊實驗研究不同加載條件下巖石的動態(tài)力學特性、能量消耗情況,以及分析巖石的損傷演化規(guī)律。再運用GDEM-Block Dyna數值模擬軟件針對不同初始損傷情況的巖石模型進行數值模擬,得出不同初始損傷程度在不同加載條件下的巖石損傷破壞規(guī)律和裂紋擴展規(guī)律。主要內容和結論如下:1)完成巖石試件的加工制備和巖石試件基本力學參數的測定,分析了巖石強度和能量變化規(guī)律。得到巖石的抗壓強度隨著應變率的增加而增大;巖石單位體積吸收能與應變率呈線性關系。2)通過循環(huán)沖擊實驗得到巖石在相同的外部條件下,隨著沖擊次數的增加,巖石的初始彈性模量相同,變形模量逐漸減小,隨著循環(huán)次數的增加,巖石的峰值應力逐漸減小,巖石的最大應變逐漸增加。3)對于完整巖石,左右兩側最先起裂,然后試件內部開始產生裂紋,直至巖石破壞。隨著加載速度的增加,巖石裂紋的起裂時間越小,擴展速度越快,巖石破壞所用的時間越短,破碎程度越大,應力到達峰值的時間越短,峰值應力越大。4)對于含損傷巖石,巖石破裂均在裂紋尖端起裂。隨著巖石內裂紋...

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【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
引言
第1章 緒論
    1.1 研究意義
    1.2 國內外研究現狀
        1.2.1 巖石損傷研究現狀
        1.2.2 巖石SHPB實驗研究現狀
        1.2.3 循環(huán)荷載作用下巖石力學特征研究現狀
    1.3 研究內容與技術路線
        1.3.1 研究內容
        1.3.2 技術路線圖
第2章 常規(guī)沖擊壓縮下石灰?guī)r力學特性研究
    2.1 實驗前的準備工作
    2.2 SHPB動靜組合加載裝置
    2.3 SHPB系統(tǒng)實驗原理
    2.4 單軸沖擊壓縮實驗及其結果分析
        2.4.1 不同應變率加載下巖石的力學特性
        2.4.2 不同應變率加載下巖石的能量傳遞規(guī)律
    2.5 本章小結
第3章 循環(huán)沖擊壓縮下石灰?guī)r損傷研究
    3.1 引言
    3.2 三維SHPB實驗裝置
    3.3 三維SHPB實驗
        3.3.1 實驗方案
        3.3.2 實驗步驟
        3.3.3 實驗結果分析
    3.4 損傷變量變化規(guī)律研究
    3.5 本章小結
第4章 基于GDEM的石灰?guī)r損傷數值模擬研究
    4.1 軟件介紹
    4.2 模擬條件設定與模型驗證
        4.2.1 建立模型和劃分網格
        4.2.2 材料參數及模型單元設置
        4.2.3 模擬邊界條件和阻尼設置
        4.2.4 模型的實驗驗證
    4.3 不含裂紋巖石沖擊破壞數值模擬
        4.3.1 沖擊作用下巖石裂紋發(fā)育演化過程
        4.3.2 沖擊作用下巖石應力應變演化過程
        4.3.3 不同沖擊速度下巖石損傷破壞演化過程
    4.4 含單裂紋巖石沖擊破壞數值模擬
        4.4.1 模型建立及裂紋參數設定
        4.4.2 沖擊作用下預制單裂紋巖石破裂擴展演化過程
        4.4.3 沖擊作用下預制單裂紋巖石應力應變演化過程
        4.4.4 不同沖擊速度下預制單裂紋巖石損傷破壞演化過程
    4.5 含雙裂紋巖石沖擊破壞數值模擬
        4.5.1 沖擊作用下預制雙裂紋巖石破裂擴展演化過程
        4.5.2 沖擊作用下預制雙裂紋巖石應力應變演化過程
        4.5.3 不同沖擊速度下預制雙裂紋巖石損傷破壞演化過程
    4.6 本章小結
結論
參考文獻
致謝
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