爆破工程教学中材料动态力学性能实验及仿真实践

摘要

掌握岩石(体)在爆破动载作用下的动态力学响应是《爆破工程》课程的一项重要教学内容。由于土木或采矿类专业学生缺乏波动力学、岩石动力学等基础理论，采用讲授法讲解岩石动态力学特性的知识点时教学效果较差，影响后续的岩体破碎机理等内容的学习。为此，将岩石类材料的分离式霍普金森压杆实验(Split Hopkinson Pressure Bar, SHPB)应用于《爆破工程》实践教学中，通过测定岩石动态压缩强度，观察试件破坏形态，引导学生理解岩石材料在不同应变率下的动态力学响应。运用有限元软件LS-DYNA对SHPB实验进行数值模拟，再现应力波传播和岩石破坏过程，达到动态冲击的演示功能。实践效果表明：这种教学方式使学生能够直观地感知应力波的传播过程，清晰地了解岩石动态破坏机理，掌握岩石类材料动态力学性能与应变率之间的关系，为进一步学习爆破工程理论奠定基础。

关键词

爆破工程 / 实验教学 / 霍普金森压杆(SHPB) / 数值仿真