以三维霍普金森杆实验结果为基准,以某煤矿下的白砂岩作为研究对象,采用Riedel-Hiermaier-Thoma(RHT)模型、Holmquist-Johnson-Cook(HJC)模型和连续面帽盖模型(continuous surface cap model,CSCM)等3种典型岩石本构模型开展仿真分析,...以三维霍普金森杆实验结果为基准,以某煤矿下的白砂岩作为研究对象,采用Riedel-Hiermaier-Thoma(RHT)模型、Holmquist-Johnson-Cook(HJC)模型和连续面帽盖模型(continuous surface cap model,CSCM)等3种典型岩石本构模型开展仿真分析,对白砂岩在单轴、双轴和三轴预应力状态下的动态力学性能进行对比和验证。结果表明:白砂岩试件的剪切破坏损伤随预应力的提高而减弱,三轴应力状态下岩石受到的损伤明显弱于单轴和双轴状态下的;基于RHT本构模型的仿真结果在应力波波形、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本构模型的仿真结果在反射波段的波峰应力与实验结果的相对偏差分别为3.5%和13.6%,透射波段的波峰应力与实验结果的相对偏差最小,且峰值应力和应变在数值上更接近实验值。RHT本构模型仿真结果中的损伤状态与实验结果中的损伤状态相似,单轴下呈现U形损伤特征;HJC本构模型仿真结果中白砂岩试件在单轴下则呈现出大范围V形损伤特征,且发生断裂;CSCM本构模型仿真结果中白砂岩试件仅在表面发生损伤,损伤范围较小。在能量吸收和耗散方面,3种本构模型仿真结果的差异性较小,3种本构模型仿真得到的入射能、反射能和透射能基本保持一致。此外,白砂岩试件的损伤程度随冲击速度的升高而提高。随冲击速度的升高,3种本构模型对损伤的模拟结果均增大,损伤特征均被保留。展开更多
文摘以三维霍普金森杆实验结果为基准,以某煤矿下的白砂岩作为研究对象,采用Riedel-Hiermaier-Thoma(RHT)模型、Holmquist-Johnson-Cook(HJC)模型和连续面帽盖模型(continuous surface cap model,CSCM)等3种典型岩石本构模型开展仿真分析,对白砂岩在单轴、双轴和三轴预应力状态下的动态力学性能进行对比和验证。结果表明:白砂岩试件的剪切破坏损伤随预应力的提高而减弱,三轴应力状态下岩石受到的损伤明显弱于单轴和双轴状态下的;基于RHT本构模型的仿真结果在应力波波形、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本构模型的仿真结果在反射波段的波峰应力与实验结果的相对偏差分别为3.5%和13.6%,透射波段的波峰应力与实验结果的相对偏差最小,且峰值应力和应变在数值上更接近实验值。RHT本构模型仿真结果中的损伤状态与实验结果中的损伤状态相似,单轴下呈现U形损伤特征;HJC本构模型仿真结果中白砂岩试件在单轴下则呈现出大范围V形损伤特征,且发生断裂;CSCM本构模型仿真结果中白砂岩试件仅在表面发生损伤,损伤范围较小。在能量吸收和耗散方面,3种本构模型仿真结果的差异性较小,3种本构模型仿真得到的入射能、反射能和透射能基本保持一致。此外,白砂岩试件的损伤程度随冲击速度的升高而提高。随冲击速度的升高,3种本构模型对损伤的模拟结果均增大,损伤特征均被保留。
