同时起爆单排炮孔等效均布荷载的计算方法

摘要

针对钻孔爆破数值模拟过程中爆破荷载的计算与施加问题，对单排同时起爆炮孔的等效均布荷载计算方法进行了研究。通过理论分析和文献对比，发现许红涛提出的等效均布荷载计算方法存在理论错误。为此，通过对圆孔壁上的径向均布压力的分解与合成，推导了2个相邻炮孔远区介质中垂直于炮孔连线方向的均布应力的计算公式。通过建立脉冲荷载分别作用于含炮孔和无炮孔的长柱有限元模型，对计算模型与许红涛计算模型进行了对比。对比结果表明：当在含炮孔模型的每个炮孔壁上施加峰值为4280 MPa的均布脉冲载荷时，模拟得到炮孔远区指定单元中径向荷载峰值约为120 MPa;当在无炮孔模型平整端面上施加等效均布荷载时，采用计算方法施加的等效均布荷载峰值为111 MPa,模拟得到指定单元中径向荷载峰值约为110 MPa;采用许洪涛计算方法施加的均布载荷峰值为729 MPa,指定单元中径向荷载峰值约为725 MPa。用许红涛模型模拟得到的测点应力峰值是正确解的6倍左右，而用本文模型得到值略低于正确解10%左右。因此，本文提出的炮孔等效均布荷载模型具有更高的计算精度，可用于炮孔远区复杂爆破荷载的近似计算。

关键词

爆破 / 数值模拟 / 炮孔荷载 / 等效荷载 / 数学模型

基金资助

国铁集团科技研究开发计划课题(k2019G056); 湖北省重点研发计划项目(2020BCA084、2021BAD004); 湖北省自然科学基金重点项目(2020CFA043)