华山花岗岩HJC本构参数标定及爆破损伤数值模拟

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shizhijian
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
岩石的动态爆破损伤评估是工程抗爆研究中的重要内容,目前的理论研究水平在描述爆破的各个过程方面还有待完善,实验所需的成本高、实施周期长并且很难全面而准确地测定相关参量。而随着计算水平的提高,数值模拟技术既可以很好地再现爆破损伤的各个过程,并且能有效地描述岩石在爆炸荷载作用下的动态响应情况,现已被大量的科研工作者所采用。实践表明,选择合适的本构模型及其参数、采用合理的网格划分方式并结合优良的数值算法,是能够准确而高效地取得良好模拟效果的保证。为了提高数值模拟的精度,本文围绕华山花岗岩爆破损伤这一科学问题,开展了以下几方面工作:首先,通过基础实验、理论计算和经验取值的方式确定了一组岩石Holmquis t-Johnson-Cook(简称HJC)本构参数,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对该岩石的爆破损伤进行了数值模拟,并在此基础上对不同单元失效类型以及HJC本构参数敏感度进行了研究分析。结果发现最大拉应力失效类型比较适合爆破损伤破坏的模拟,HJC本构参数对计算结果的敏感度各不相同,其中对峰值速度和峰值位移均有较大影响的参数有ρ、G、B、N和f_c,这些参数在确定时需引起重视。接着,详细介绍了软件自带的渐变网格划分函数的推导过程及其所具有的性质,并基于均匀网格和渐变网格划分方式,探究了不同网格精度对计算结果的影响。得出计算结果不仅受介质本身网格大小的影响,还受相邻网格大小比值的影响,相邻网格大小差距不宜过大。在相同计算精度的情况下,渐变网格划分所需的计算存储空间比均匀网格划分的要少。最后,对光滑粒子(SPH)和有限单元(FEM)耦合算法作了介绍,并结合爆破实例给出了详细的建模过程,分析了不同粒子生成方式和不同粒子范围对爆破模拟结果的影响。结果表明通过几何形状直接生成的SPH粒子分布较均匀,与有限单元耦合模拟得到的岩石爆破效果较好。而且,粒子范围过小会影响SPH粒子与有限单元之间的耦合;粒子范围过大,计算所需时间和存储空间均随之增大,故本文建议给出合理的粒子范围约为炸药半径的12~16倍。
其他文献
本文研究一类带有非局部积分项的完全非线性椭圆型方程粘性解的比较原理,这类方程源自带跳跃的扩散过程,在随机控制,金融数学中有广泛而重要的应用。 我们讨论以下三个问题。
纤维素是自然界中存在最广泛的一类碳水化合物,同时它也是地球上数量最大的可再生资源。利用微生物生产的纤维素酶将其转化为人类急需的能源、食物和化工原料,对于人类社会解决
泡沫铝夹芯结构具有质轻、高比强度、高比刚度及良好的抗冲击性能,在航空航天、舰船制造和防护工程等诸多领域得到广泛的应用。目前,国内外对于以复合材料为面板的泡沫铝夹芯结构的研究相对较少,且大多集中在准静态力学性能方面。本文以CFRP/泡沫铝夹芯结构为研究对象,采用实验与数值模拟相结合的方法,研究其在冲击载荷作用下的失效模式和抗弹性能,具体研究内容及取得的研究成果如下:(1)利用一级轻气炮加载柱状平头弹