冲击荷载作用下灰砂岩破坏过程及损伤数值模拟研究

摘要

为了定量表征灰砂岩在应力波作用下的损伤程度和直观的展现其破坏过程,利用LS-DYNA软件,采用HJC动态本构模型,对灰砂岩进行SHPB动态冲击数值模拟,根据灰砂岩的SHPB实验结果验证了模拟方法的准确性,采用微裂纹密度法来定义损伤变量D,对不同冲击速度(8 m/s、12 m/s、16 m/s、20 m/s)、不同轴压(0 MPa、17.66 MPa、35.32 MPa、52.98 MPa、70.64 MPa)下灰砂岩的损伤规律及破坏过程进行了数值模拟研究。数值模拟结果直观的展现了灰砂岩动态破碎过程:在无轴压作用下,灰砂岩破坏主要是由拉应变引起的劈裂破坏,在施加轴压作用下,灰砂岩的破坏形式主要以压剪破坏为主,两种破坏过程中岩石损伤都是由外向内延伸,且损伤变量D随着冲击速度和轴压的增加呈递增趋势。在有无轴压作用下,冲击速度由8 m/s增加到20 m/s过程中,其损伤变量D分别增加约0.168、0.249,可以看出轴压限制了损伤变量D的增加程度。

关键词

SHPB实验数值模拟 / 灰砂岩 / 动静组合加载 / 破坏过程 / 损伤演化