• ISSN 1001-1455  CN 51-1148/O3
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受三维静载压缩岩石对冲击能的吸收效应
叶洲元, 李夕兵, 万国香, 周子龙, 尹土兵, 洪亮
2009, 29(4): 419-424. doi: 10.11883/1001-1455(2009)04-0419-06
为了研究深部地下资源开发过程中矿岩破裂的能耗效应,通过利用自行研制的岩石动静组合加载试验机,对细砂岩进行了2个系列的三维动静组合加载试验,即固定围压改变轴向静压和固定轴向静压改变围压的冲击试验。试验结果表明:在固定围压条件下,随着轴向静压增加,砂岩试件破坏所消耗的动载荷能量密度逐渐降低;当轴向静压在对应的常规三轴抗压强度的70%以上,消耗的动载荷能量密度变为负值(岩石试件释放能量);轴向静压再进一步加大,负值逐渐接近0,但始终在0以下。在轴向静压不变且较小的条件下,随着围压增大,岩石试件破坏所消耗的动载荷能量密度值一直在增大;但当轴向静压较大且在对应的常规三轴抗压强度的70%以上时,岩石试件在受到动力扰动后失去原平衡,能够自行破坏,并释放多余的能量。
关键词: 固体力学, 吸能效应, 动静组合载荷, 细砂岩, SHPB
基于离散小波变换的岩石SHPB测试信号去噪
刘希灵, 李夕兵, 洪亮, 宫凤强, 叶洲元
2009, 29(1): 67-72. doi: 10.11883/1001-1455(2009)01-0067-06
运用离散小波阈值去噪原理对SHPB测试信号进行了处理,针对SHPB测试信号持时短、突变快等特性,并根据各小波基对信号的重构均方根误差,选择Symlets小波系中的小波基Sym5为适合SHPB测试信号小波分析的最佳小波基,并运用无偏估计程序SURE确定了各分解层的阈值。比较了小波阈值去噪与动态应变仪中常规低通滤波器去噪的信噪比和均方根误差,研究结果表明,相对于常规低通滤波器的去噪处理,离散小波变换不仅有良好的去噪效果,而且能得到更精确的重构信号,可以取代动态应变仪中的低通滤波器对SHPB测试信号进行去噪处理。
关键词: 固体力学, 离散小波变换, 小波阈值去噪, 岩石SHPB试验, 高频噪声, 低通滤波器去噪
单轴荷载下饱水岩石静态和动态抗压强度的细观力学分析
王斌, 李夕兵
2012, 32(4): 423-431. doi: 10.11883/1001-1455(2012)04-0423-09
由于单轴荷载下饱水岩石的动态力学特性与静态力学特性存在很大差异,从宏观上进行力学分析 存在局限性。根据岩石受压全应力应变曲线的细观机制,分析了静态及动态单轴荷载条件下孔隙水影响饱水 岩石裂纹扩展的情况。在静态单轴压缩条件下,初始裂隙受压使自由水产生孔隙水压力,自由水对翼裂纹有 向外挤压的应力,促进裂纹扩展。在动态单轴压缩条件下,自由水会产生粘结力,抑制裂纹扩展。根据翼裂纹 受压扩展原理,推导出饱水单轴条件下动态抗压强度、静态抗压强度的计算公式,在相同断裂韧度下,饱水岩 石静态抗压强度风干岩石静态抗压强度饱水岩石动态抗压强度。对自然风干和饱水砂岩进行单轴静态、 动态压缩实验,结果与理论模型的结果相符。
关键词: 固体力学, 动态抗压强度, 细观力学, 饱水岩石, 裂纹扩展
爆破震动信号的小波分析与HHT变换
李夕兵, 张义平, 刘志祥, 左宇军, 王卫华
2005, 25(6): 528-535. doi: 10.11883/1001-1455(2005)06-0528-08
以实测的爆破震动信号为例,分别应用小波分析和HHT(Hilbert-Huang Transform)变换从不同方面进行对比分析,讨论了爆破震动信号的特征提取和时频分布。结果表明:小波分析和HHT变换都是处理非平稳信号的两种好方法,都能很好地提取信号的主要特征信息和进行滤波、消噪。然而,小波分析存在选择小波基的困难,而HHT变换不需要预先选择基函数,其EMD(empirical mode decomposition)得到的IMF(intrinsic mode function)能反映原始信号的固有特性,通常具有实际物理意义;小波谱的能量在频率范围内分布较宽,而Hilbert能量谱能清晰地表明能量随时频的具体分布,大部分能量都集中在有限的能量谱线上;小波分析中时间、频率分辨率受Heisenberg测不准原理的限制,而HHT变换中时间分辨率不变且精度很高,其频率分辨率则可随信号内在的特性进行自适应调节。分析表明:HHT变换在分析非平稳信号时较小波分析更具适应性,在岩石中波的传播、衰减规律、结构动态响应特征和爆破震动破坏等研究中有着广阔的应用前景。
关键词: 爆炸力学, 时频分析, 小波分析, HHT变换, 爆破震动信号, 谱分析
动静组合加载下岩石破坏的声发射实验
王其胜, 万国香, 李夕兵
2010, 30(3): 247-253. doi: 10.11883/1001-1455(2010)03-0247-07
在霍普金森(SHPB)实验系统上进行了动静组合加载下岩石破坏的声发射实验,获得了动静组合加载下花岗岩声发射能量的变化规律。结果表明,动静组合加载下声发射能量规律呈现出2种明显不同的特征:I型,声发射峰值能量之后,能量迅速衰减,到加载末期,能量出现一定的回升,产生了拐点;II型,声发射峰值能量之后,能量衰减相对I型较慢,且不出现拐点。分别讨论了轴向静载和动载应变率对声发射能量的影响:声发射峰值能量随轴向静载增大而减小;当轴向静载位于岩石弹性段时,峰前声发射能量随静载缓慢增大,当轴向静载超过弹性段时,峰前声发射能量随轴向静载增大而急剧增大;声发射峰值能量和峰前能量均随动载应变率增大而减小。本研究对于重新寻求动静组合加载下岩石破坏的声发射前兆规律具有理论和实践意义。 更多还原
关键词: 爆炸力学, 声发射, 动静组合加载, 峰值能量, 破碎程度
冲击载荷作用下裂纹动态响应的数值模拟
胡柳青, 李夕兵, 龚声武
2006, 26(3): 214-221. doi: 10.11883/1001-1455(2006)03-0214-08
对垂直、剪切以及斜向等各种冲击载荷作用下裂纹的动态响应进行了数值模拟,得到了一系列随时间变化的动态应力场以及应变场图;根据其定义,计算出了相应的动态应力强度因子,进而分析了斜向载荷作用下裂纹起裂情况,并对最优断裂问题进行了阐述。
关键词: 爆炸力学, 动态应力强度因子, 数值模拟, 裂纹, 最优断裂, 冲击载荷