• ISSN 1001-1455  CN 51-1148/O3
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汪腾, 郑光, 郑宇轩, 周风华. 基于不同本构模型下的白砂岩动态力学性能仿真分析与实验验证[J]. 爆炸与冲击. doi: 10.11883/bzycj-2024-0436
引用本文: 汪腾, 郑光, 郑宇轩, 周风华. 基于不同本构模型下的白砂岩动态力学性能仿真分析与实验验证[J]. 爆炸与冲击. doi: 10.11883/bzycj-2024-0436
WANG Teng, ZHENG Guang, ZHENG Yuxuan, ZHOU Fenghua. Simulation analysis and experimental verification of dynamic mechanical properties of deep rocks based on different constitutive models[J]. Explosion And Shock Waves. doi: 10.11883/bzycj-2024-0436
Citation: WANG Teng, ZHENG Guang, ZHENG Yuxuan, ZHOU Fenghua. Simulation analysis and experimental verification of dynamic mechanical properties of deep rocks based on different constitutive models[J]. Explosion And Shock Waves. doi: 10.11883/bzycj-2024-0436

基于不同本构模型下的白砂岩动态力学性能仿真分析与实验验证

doi: 10.11883/bzycj-2024-0436
基金项目: 国家自然科学基金(12072169);

Simulation analysis and experimental verification of dynamic mechanical properties of deep rocks based on different constitutive models

  • 摘要: 深部资源开采与利用过程中的共性科学基础是深部岩石力学理论,准确掌握研究深部岩石动态力学性能,不仅有助于深入理解地球内部的地质过程和演化,还为深部矿产、能源的有效开采提供理论依据。本研究以三维霍普金森杆实验结果为基准,以某煤矿下白砂岩作为研究对象,采用三种典型岩石本构模型(RHT本构模型(Riedel-Hiermaier-Thoma,RHT)、HJC本构模型(Holmquist-Johnson-Cook,HJC)、CSCM本构模型(Clay-Structure-Coupling-Model,CSCM))进行仿真分析,对白砂岩在单轴、双轴和三轴状态下的动态力学性能进行对比与验证。结果表明白砂岩试件的剪切破坏损伤随预应力的增加而降低,三轴状态下岩石受到的损伤明显低于单轴和双轴状态下岩石的损伤;基于RHT本构模型的仿真在应力波波形、峰值应力、峰值应变以及损伤程度上,与实验结果更贴合:单双轴状态下RHT本构模型反射波段的波峰应力偏差率分别为3.5%和13.6%,透射波段的波峰应力偏差率最低,且峰值应力与应变在数值上更接近实验数值。RHT本构模型的损伤状态与实验的损伤状态相似,单轴下呈现U字形损伤特征,HJC本构模型在单轴下则呈现出大范围V字形损伤特征,且发生断裂,CSCM本构模型仅在表面发生损伤,损伤范围较小;在能量吸收和耗散方面三种本构模型差异性较小,三种本构模型的入射能量、反射能量和透射能量基本保持一致。
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-11-06
  • 网络出版日期:  2025-03-12

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