考虑损伤的光面爆破成缝分析及爆破参数的数值分析研究

摘要

本文运用断裂力学和损伤力学方法对光面爆破的成缝机理进行了理论分析,推导出了的考虑主爆孔爆破对光爆层损伤后,岩石的光面爆破参数.数值模拟技术作为一种对现实世界研究的有力手段,已在深入认识岩石爆破现象及产生机理、提高爆破理论研究水平、指导工程设计和工程实践方面发挥出了重大的作用.应用动力有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,结合工程实际,对损伤参数的各种计算方法进行了比较,采用试验方法研究了岩石爆前、爆后力学参数的变化,确定了损伤参数的量化值.将爆炸荷载简化为三角形荷载,岩体按弹塑性体考虑,模型简化为二维平面问题,对不考虑损伤的光面爆破过程和考虑损伤的光面爆破过程进行了数值模拟,并对考虑损伤时不同的光爆孔距和抵抗线进行了模拟,比较各模型中不同的有效应力后.

目录

文摘

英文文摘

第一章引言

1.1选题的依据和意义

1.2光面爆破研究现状概述

1.3数值模拟方法在爆破工程中的运用概述

1.3.1弹性理论阶段

1.3.2断裂理论阶段

1.3.3损伤理论阶段

1.4研究内容和方法

1.4.1考虑损伤的光面爆破成缝过程的数值模拟研究

1.4.2考虑损伤的光面爆破若干设计参数的数值分析

第二章光面爆破成缝分析及爆破参数确定

2.1光面爆破成缝机理

2.2孔壁初始压力

2.3裂纹的起裂

2.3.1裂缝的起裂方位

2.3.2裂纹的起裂

2.3.3裂纹的扩展与止裂

2.4考虑损伤的光面爆破参数确定

2.4.1损伤岩石中的爆炸应力波及其作用

2.4.2损伤岩石的光面爆破参数

2.4.3对比与讨论

2.5本章小结

第三章数值模拟技术基础

3.1概述

3.2爆破模拟软件

3.3 ANSYS/LS-DYNA基本求解过程

3.4有限元法基本方程

3.4.1动量方程

3.4.2质量守恒方程

3.4.3能量守恒方程

3.4.4边界条件

3.5空间有限元离散化

3.6材料模型

3.7无反射边界

3.8本章小结

第四章光面爆破数值模拟

4.1不考虑损伤影响时光面爆破数值模拟

4.1.1计算模型

4.1.2材料本构关系和参数的选取

4.1.3爆破动力荷载的模拟分析

4.1.4计算和分析

4.2考虑损伤影响时光面爆破数值模拟

4.2.1损伤及损伤变量的定义

4.2.2损伤的量化

4.2.3计算模型

4.2.4计算结果及分析

4.3孔距对光面爆破作用影响的数值分析

4.3.1计算模型

4.3.2计算结果及分析

4.4抵抗线对光面爆破作用影响的数值分析

4.4.1计算模型

4.4.2计算结果及分析

4.5工程应用效果

4.5本章小结

第五章总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文

致谢