超高应变率下岩石的破坏机理

赵高峰,孙建华,李世金,张奔

通过对大理石的轻气炮试验进行三维数值仿真重现,探索了岩石在超高应变率下的破坏机 理。大理石试样中两个高速应力计的实测应力信号被用作数值模拟的匹配目标,结果表明,在高速 冲击压缩载荷下,细观静水压破坏是大理石的主要破坏机制,而不是通常认为的细观剪切或拉伸破 坏。此外,为再现不同冲击速度下大理石的物理实验观测数据,提出了新的考虑时间非局部效应的 细观速率相关岩石破坏模型,并且发现对岩石轻气炮的数值模拟需采用准静态测量的弹性力学参 数而不是超声测量的弹性参数。最后对具有不同孔隙度的虚拟岩石样本进行进一步的轻气炮数值 试验,结果表明,岩石的孔隙度越大,在冲击压缩载荷下的动态强度和动力学率效应越小。