动态劈裂下岩石SHPB分析：理论与数值模拟验证

本文主要探讨了岩石在冲击载荷下的动态劈裂分析理论，特别是在2013年由马文伟、赵光明和孟祥瑞合作完成的《岩石SHPB劈裂分析理论研究》一文中。论文的核心内容是将静态劈裂的弹性理论扩展到动态劈裂情境，通过分析巴西圆盘（一种常见的冲击加载工具）在动态劈裂和静态劈裂时表面应力分布的相似性。巴西圆盘在动态劈裂下，其抗拉强度、抗压强度、应变率和应变可以通过弹性理论公式计算出来。 作者利用三维非线性动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA进行数值模拟，模拟巴西圆盘在分离式霍布金森压杆实验装置上受到冲击时的动态劈裂全过程。通过比较实际测量的拉应力曲线和计算结果，以及实际压应力曲线，验证了数值模型的有效性，这有助于精确研究岩石在冲击作用下的破坏性质。 论文的关键发现包括：动态劈裂破坏过程从冲击端部向中心发展，以及拉应力沿着对心压缩轴线从表面向内部逐渐分布，这表明了应力在试样中的传递路径和破坏顺序。通过改进SHPB装置的入射波形，如采用异形冲头，可以减小弥散效应，提高实验的精度。 这项研究不仅提升了岩石动力学领域内动态劈裂分析的理论基础，也为实际工程中的岩石材料动态性能测试提供了更为精确的方法和技术支持。中图分类号0347.3和关键词“岩石动力学”、“动态劈裂”、“数值模拟”、“应力均匀性”、“应力分布”揭示了论文的主要研究方向和核心内容，对于相关领域的科研人员和工程实践具有重要的参考价值。