發(fā)布時間：2018-04-17 05:19

  本文選題：裂紋擴展 + 高速攝像��； 參考：《安徽理工大學》2017年碩士論文

【摘要】：隨著社會的發(fā)展,混凝土成為城市建筑、道路施工等領(lǐng)域的主要原材料,具有廣泛的應用前景。但大多對混凝土的靜載荷作用下進行研究,對動載荷條件下研究較少,特別是在爆炸荷載作用下,巖石裂紋擴展比較復雜,沒有對其進行精確的分析和研究。爆破技術(shù)在各個領(lǐng)域得到廣泛的應用,研究爆炸作用下混凝土的裂紋擴展,能夠很好的控制爆破方向和巖石破碎程度。混凝土由粗細不同的骨料組成,均勻性較差,研究在超動態(tài)荷載條件下的破碎情況比較困難。本文采用相對均勻的水泥砂漿試塊代替混凝土,研究在爆炸荷載的作用下,試塊裂紋擴展情況,特別在光面爆破、預裂爆破等特種爆破中,能夠很好的控制爆破方向和巖石的裂紋發(fā)展趨勢,為工程爆破提供一定的數(shù)據(jù)支持。通過實驗的方法,利用HX-3高速攝像機拍攝不同藥量的炸藥在水泥砂漿試塊中爆炸產(chǎn)生裂紋的過程,及爆生氣體對混凝土的破壞,了解試塊破壞的機理。采用示波器測量試塊表面一定距離裂紋擴展時間,通過對數(shù)據(jù)的處理得到裂紋擴展速度。通過ANSYS LS-DYNA有限元軟件模擬爆炸應力波在水泥砂漿試塊內(nèi)的作用過程,以及研究試塊的損傷情況,實驗結(jié)果與模擬結(jié)果進行比較和分析,得出以下幾點結(jié)論:(1)采用電測法可以得出,炸藥在試塊中爆炸時,隨著藥量的增加,裂紋擴展速度越快,裂紋擴展主要是由反射拉伸作用,擴展效果越明顯。(2)試塊在爆炸作用下,裂紋擴展過程主要是爆炸應力在炮孔周圍形成微裂紋,爆生氣體在微裂紋中增加裂紋的擴展,爆炸應力在邊界形成的反射拉伸應力再次增加裂紋的擴展。裂紋擴展過程主要有兩部分組成,一是爆炸應力、反射拉伸應力、爆生氣體形成一條裂紋,二是其它裂紋在爆炸應力、反射拉伸應力、爆生氣體和第一條裂紋形成的過程產(chǎn)生環(huán)向拉伸應力共同作用,形成其它裂紋,第一條裂紋消耗大量能量,產(chǎn)生環(huán)向拉伸應力。因此,其它幾條裂紋擴展速度比第一條裂紋較快。(3)采用ANSYS內(nèi)JHC混凝土模型對實驗進行模擬,模擬結(jié)果與實驗結(jié)果進行比較得出,JHC損傷模型能夠很好的模擬試塊中爆炸應力波的傳播過程、應力大小、試塊的損傷程度,通過應力和損傷程度能夠體現(xiàn)試塊的破碎情況。實驗結(jié)果與模擬結(jié)果基本一致,很好的描述試塊裂紋擴展過程和試塊的破碎情況。
[Abstract]:With the development of society, concrete has become the main raw material in the field of urban architecture and road construction.However, most of the researches are carried out under the static load of concrete, but less on the condition of dynamic load. Especially under the action of explosion load, the crack propagation of rock is more complicated, and it is not accurately analyzed and studied.Blasting technology has been widely used in various fields. To study the crack propagation of concrete under explosion can well control the direction of blasting and the degree of rock fragmentation.The concrete is composed of different aggregates with different thickness, and the uniformity is poor. It is difficult to study the breakage of concrete under the condition of super dynamic load.In this paper, a relatively uniform cement mortar test block is used to replace concrete, and the crack propagation of the specimen is studied under the action of explosion load, especially in the special blasting such as smooth blasting, pre-splitting blasting and so on.It can control the direction of blasting and the development trend of rock cracks, and provide some data support for engineering blasting.By using HX-3 high-speed camera, the process of crack caused by explosive explosion in cement mortar specimen was recorded by using HX-3 high-speed camera, and the damage of explosive gas to concrete was also studied, and the failure mechanism of the specimen was understood.The crack propagation time is measured by oscilloscope and the crack propagation velocity is obtained by processing the data.The action process of explosive stress wave in cement mortar was simulated by ANSYS LS-DYNA finite element software, and the damage of cement mortar was studied. The experimental results were compared with those of simulation.The following conclusions can be drawn: (1) when the explosive explodes in the sample, the faster the crack growth rate is, the faster the crack growth is, and the more the effect of reflective tension is, the higher the explosive explosive is when it explodes in the sample.The more obvious the propagation effect is, the more obvious the crack propagation process is under explosion. The main process of crack propagation is that the explosion stress forms microcracks around the hole, and the explosion gas increases the crack propagation in the microcrack.The reflection tensile stress formed by explosion stress at the boundary increases the crack propagation again.The process of crack growth is composed of two parts, one is explosive stress, the other is reflective tensile stress, and the other is that other cracks are in explosive stress, reflecting tensile stress.The gas generated by explosion and the process of formation of the first crack together produce the toroidal tensile stress and form other cracks. The first crack consumes a great deal of energy and produces the toroidal tensile stress.Therefore, several other cracks propagate faster than the first crack. (3) the JHC concrete model in ANSYS is used to simulate the experiment.Compared with the experimental results, the JHC damage model can well simulate the propagation process of explosive stress wave, the magnitude of stress, the damage degree of the specimen, and the fragmentation of the specimen can be reflected by the stress and damage degree.The experimental results are in good agreement with the simulation results. The process of crack growth and the breakage of the specimen are well described.
【學位授予單位】：安徽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TQ177.62

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本文編號：1762249