单裂隙岩石动态强度破坏准则的数值模拟

金属矿山 ›› 2016, Vol. 45 ›› Issue (02): 7-12.

单裂隙岩石动态强度破坏准则的数值模拟

王浩宇¹，许金余^1,2，刘石¹，方新宇¹

1.空军工程大学机场建筑工程系，陕西西安 710038；2.西北工业大学力学与土木建筑学院，陕西西安 710072

出版日期:2016-02-15 发布日期:2016-03-11
基金资助:
* 国家自然科学基金项目(编号：51378497)。

Research on the Dynamic Strength Criteria of Rock with a Single Fissure Based on Numerical Simulation

Wang Haoyu¹，Xu Jinyu^1,2，Liu Shi¹，Fang Xinyu¹

1.Department of Airfield and Building Engineering，Air Force Engineering University，Xi′an 710038，China；2.College of Mechanics and Civil Architecture，Northwest Polytechnic University，Xi′an 710072，China

Online:2016-02-15 Published:2016-03-11

摘要/Abstract

摘要： 运用ANSYS/LS-DYNA动力有限元软件，对不同弹速冲击下单裂隙岩石的SHPB动态破坏进行了数值仿真模拟，通过对模拟数据的回归分析确定强度准则数学表达式中的待定系数，并探讨了加载平均应变率与待定系数的关系。结果表明：岩石力学中常用的几种强度准则，包括Mohr-Coulumb准则、Hoek-Brown准则、Griffith准则等并不适用于单裂隙岩石的冲击破坏，而Fairhurst准则具有较好的适用性；随着加载平均应变率的增大，Fairhurst准则中的2个待定系数均近似线性增长，据此构建了适用于单裂隙岩石的动态Fairhurst强度准则。基于计算机仿真模拟对单裂隙岩石的动态强度准则进行拟合分析的方法，为下一步更便捷、高效地得到岩石材料的强度破坏准则提供了新思路。

关键词: ANSYS/LS-DYNA, 单裂隙, 岩石, 霍普金森压杆, 动态强度准则

Abstract: The dynamic finite element software ANSYS/LS-DYNA was used to simulate the SHPB dynamic tests during various projectile velocities on rock specimens with a single fissure.Those undetermined coefficients in the mathematical expressions of rock strength criteria was gained by the regression analysis of simulation data while the relation between average strain rate and undetermined coefficients was studied as well.The results show：Several commonly used strength criteria in rock mechanics，including Mohr-Coulumb criterion，Hoek-Brown criterion，Griffith criterion，are not suitable for the rock specimens with a single fissure while Fairhurst criterion is the only one which fits well for the condition in the paper.With the average strain rate increase，two undetermined coefficient among Fairhurst criterion raised according to the linear relation.Based on this，the dynamic Fairhurst criterion for rocks with a single fissure is built.At last，the fitting analysis of the dynamic rock strength criteria through the computer simulation of dynamic splitting tensile tests has provided a new thought for more conveniently and efficiently grasping the rock failure criterion.

Key words: ANSYS/LS-DYNA, Single fissure, Rock, SHPB, Dynamic strength criteria

王浩宇, 许金余, 刘石, 方新宇. 单裂隙岩石动态强度破坏准则的数值模拟[J]. 金属矿山, 2016, 45(02): 7-12.

WANG Hao-Yu, XU Jin-Yu, LIU Shi, FANG Xin-Yu. Research on the Dynamic Strength Criteria of Rock with a Single Fissure Based on Numerical Simulation[J]. Metal Mine, 2016, 45(02): 7-12.

[1]	孙光华, 吴柄纬, 韩　强, 刘志义, 郭　将, 韩凯明, 齐育珠. 双轴+侧限条件下花岗岩单向卸荷能量耗散特征研究[J]. 金属矿山, 2025, 54(1): 89-.
[2]	王运敏, 刘祥鑫, 游　勋. 论岩石破裂时空观( 一) :科学定义及应用前景[J]. 金属矿山, 2025, 54(1): 1-.
[3]	王　娟, 吴禄源, 袁　超. 不同裂隙几何特征岩石强度智能预测研究[J]. 金属矿山, 2024, 53(8): 45-.
[4]	罗攀登, 赵　兵, 冯禹菲, 张妹珠. 水软化作用下页岩微观结构和力学性质演化特性[J]. 金属矿山, 2024, 53(8): 29-.
[5]	易恩兵, 徐军见. 热损伤砂岩单轴压缩声发射响应及破裂演化分析[J]. 金属矿山, 2024, 53(7): 48-.
[6]	王少锋, 石鑫垒, 周子龙. 硬岩非爆机械化采掘技术发展与展望[J]. 金属矿山, 2024, 53(5): 1-.
[7]	陈东升, 纪洪广, 付　桢. 基于声发射b 值演化的脆性岩石裂纹起裂应力评价方法[J]. 金属矿山, 2024, 53(3): 60-.
[8]	郭连军, 王雪松, 徐振洋, 李萍丰, 刘　鑫. 岩石能量体概念及岩石破碎指标研究[J]. 金属矿山, 2024, 53(11): 1-.
[9]	平　琦, 后健民, 胡　薇, 钱　明, 孙　栋. 高温循环作用含孔砂岩动态力学特性试验研究[J]. 金属矿山, 2024, 53(10): 76-.
[10]	赵　浩, 刘文学, 周书东, 张光雄, 刘红岩. 基于收敛—约束法的剪胀—软化型隧道围岩 —支护结构相互作用[J]. 金属矿山, 2024, 53(10): 45-.
[11]	黄晓红, 卢晔, 张润东, 董诗琪. 基于改进 Faster RCNN 的岩石热红外图像张剪裂纹检测[J]. 金属矿山, 2023, 52(09): 47-53.
[12]	冷振东, 高启栋, 卢文波, 陈明, 周桂松, 范勇. 岩石钻孔爆破能量调控理论与应用技术研究进展[J]. 金属矿山, 2023, 52(05): 64-76.
[13]	于庆磊, 王宇恒, 李友, 曹永胜, 蒲江涌. 基于随钻测量的岩体结构与力学参数表征研究进展[J]. 金属矿山, 2023, 52(05): 45-58.
[14]	彭建宇, 李嘉强, 张凤鹏, 杜川. 高压脉冲作用下岩石的击穿特性与物理力学参数关系试验研究[J]. 金属矿山, 2023, 52(03): 100-105.
[15]	杜广盛, 武海龙, 高云峰, 陈世江. 超低品位磁铁矿矿岩破碎能耗优化研究[J]. 金属矿山, 2023, 52(01): 181-187.

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