混凝土作为一种典型的人造工程材料,在国防建设和民用建筑中被广泛采用。在采矿工程中,混凝土的使用表现为喷射混凝土和混凝土衬砌等。在动态载荷作用时,载荷在短时间内发生剧烈的变化,与静载荷作用的情形相比,应力波传播及其诱发的破裂是必须要考虑的过程。动态剥落是由于压缩应力波在自由面反射成为拉伸应力波,并达到材料的动态抗拉强度后而引起的一种拉伸破裂。由于动态压缩应力波亦可以引起混凝土衬砌的剥落破裂。因此,剥落破裂的研究受到土木、水电、建筑以及矿业等专业人员的广泛重视。本文应用RFPA-Dynamics数值模拟软件,在考虑混凝土的细观非均匀性的基础上,研究了应力波在混凝土中的传播规律,模拟出混凝土在冲击载荷作用下的剥落破裂过程。主要内容如下:(1)在假定混凝土为三相复合材料的基础上,建立混凝土材料的二维细观材料模型;(2)通过开展不同波形下混凝土剥落过程的数值模拟,探讨混凝土非均匀性和应力波形对于剥落破裂的影响,揭示混凝土动态剥落强度应变率效应的机制。(3)模拟混凝土支护巷道在冲击载荷下的剥落破裂过程,探讨加载条件对破坏位置及破坏程度的影响,分析不同应力波波形对于巷道稳定性的影响。
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