岩石动态劈裂分析：SHPB实验与数值模拟

"岩石SHPB劈裂分析理论研究" 本文主要探讨了岩石在冲击载荷下的动态劈裂破坏现象，并提出了一种理论分析方法。研究人员通过对比巴西圆盘在动态劈裂与静态劈裂时的表面应力分布均匀化特征，发现两者的相似性，从而提出将静态劈裂中的弹性理论应用到动态劈裂分析中。在此基础上，他们导出了巴西圆盘在动态劈裂条件下的动态抗拉强度、动态抗压强度、应变率和应变的计算公式。 利用三维非线性动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA，作者模拟了巴西圆盘在分离式霍布金逊压杆实验装置上受到冲击时动态劈裂的全过程。通过对比实际实验数据与数值模拟结果，验证了数值模型的有效性，可用于研究岩石的冲击劈裂破坏性质。此外，研究还深入分析了试样表面的应力均匀化过程，以及对心压缩轴线上拉应力方向的应力分布，揭示了岩石破坏的顺序：从两个冲击端部向中心发展。 同时，通过对沿对心压缩轴线切面的拉应力分布进行分析，揭示了岩石在厚度方向上的破坏顺序：由表面向内部发展。这些发现对于理解和预测岩石在高能冲击下的行为具有重要意义，有助于优化岩石力学试验设计，提高实验结果的准确性和可靠性。 关键词涵盖岩石动力学、动态劈裂、数值模拟、应力均匀性和应力分布，表明本文主要集中在这些领域的理论研究和数值模拟实践。通过对SHPB装置的改进和应用，研究不仅扩展了该装置在岩石动态性能测试中的适用性，也对岩石在冲击载荷下的动态响应有了更深入的理解。 中图分类号O347．3表示该研究属于物理学的固体物理学分支，文献标志码A则表明这是原创性的科学研究论文。这项工作对于进一步了解岩石在高速冲击下的力学行为，以及在地质工程、矿产开采和灾害防治等领域有着重要的理论指导价值。