基于SPH法的磨料射流破损混凝土裂纹扩展及损伤分析

摘要

为研究射流冲击下混凝土的破损机理与裂纹扩展规律，基于光滑粒子流体动力学(smooth particle hydrodynamics, SPH)方法建立了磨料水射流冲击混凝土的数值模型，研究了混凝土内部的应力传播和破损方式，磨料体积分数和混凝土的孔隙率与裂纹长度、失效粒子数、坑深和坑径之间的关系。研究表明：裂纹对应力具有强阻碍作用，与边界应力波的反射叠加会使得应力区域性集中，形成中心微裂纹，以及内部破碎块；磨料体积分数为20%与0%相比，裂纹长度增加2.30倍，失效粒子数增加3.38倍，坑深值增加4.00倍，证明射流中添加磨料会大幅提高破损效果；混凝土的孔隙率越大，裂纹分布越发散，损伤区域面积、损伤程度和分形维数越大，证明孔隙会降低混凝土的抗压强度，孔隙率大的材料更易受损。

关键词

磨料水射流 / 混凝土 / 等效应力 / 裂纹

基金资助

国家自然科学基金资助项目(No.11762021); 新疆维吾尔自治区自然科学基金资助项目(No.2017D01C085)