磨料射流冲击岩石损伤机制的数值分析

›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (5): 1475-1481.

磨料射流冲击岩石损伤机制的数值分析

穆朝民^{1, 2, 3}，戎立帆¹

1.安徽理工大学能源与安全学院，安徽淮南 232001；2.湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室，湖南湘潭 411201； 3.安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室，安徽淮南 232001

收稿日期:2013-01-23 出版日期:2014-05-10 发布日期:2014-06-09
通讯作者: 戎立帆，男，1987年生，硕士，主要从事安全科学与技术方面的研究工作。E-mail：ronglifan@163.com E-mail:chmmu@mail.ustc.edu.cn
作者简介:穆朝民，男，1977年生，博士后，教授，主要从事工程安全与防护技术方面的研究工作。
基金资助:
国家自然科学基金项目（No. 51204007）；安徽省自然科学基金项目（No. 1208085QE85）；煤矿安全开采技术湖南省重点实验室开放基金资助项目（No. 201306）

Numerical simulation of damage mechanism of abrasive water jet impaction on rock

MU Chao-min^{1, 2, 3}, RONG Li-fan¹

1. School of Energy Resources and Safety, Anhui University of Science and Technology, Huainan, Anhui 232001 China; 2. Hunan Provincial Key Laboratory of Safe Mining Techniques of Coal Mines, Hunan University of Science and Technology, Xiangtan, Hunan 411201, China; 3. Key Laboratory of Safety and High-efficiency Coal Mining Constructed by Anhui Province and Ministry of Education, Anhui University of Science and Technology, Huainan, Anhui 232001 China

Received:2013-01-23 Online:2014-05-10 Published:2014-06-09

摘要/Abstract

摘要： 针对岩石透明条件差，磨料射流冲击岩石的损伤机制不易观察等问题，运用SPH和FEM耦合算法，并引入J-H-C含损伤本构模型描述磨料射流冲击下岩石的损伤场的演化机制。研究结果表明，磨料射流侵彻岩石的深度与磨料射流中磨料的浓度与磨料形状有关；岩石在磨料水射流作用下的沿径向和轴向损伤是呈阶梯式的，距离冲击表面越近，损伤曲线的梯度越大，损伤演化的阶梯形式越不明显；距离冲击表面越远，损伤曲线的梯度越小，损伤演化的阶梯形式越明显。

关键词: 磨料射流, 数值模拟, 光滑粒子法（SPH法）, 有限元法

Abstract: Aiming at problems that rock is opaque and damage can not be observed easily, the method of coupling smoothed particle hydrodynamics (SPH) method with finite element method are used to investigate the mechanism and damage evolution of abrasive water jet impaction on rock which is based on J-H-C damage constitutive model. According to numerical results, the damage forms of abrasive water jet impaction on rock are staged along cross direction and long direction. The depths of abrasive water jet penetration are in relation to the shape and density of abrasive. The shape of damage caused by impaction in rock is staged. The distance from surface impacted by abrasive water jet is shorter, the damage gradient ascent violently and vice versa.

Key words: abrasive water jet, numerical simulation, smoothed particle hydrodynamics (SPH) method, finite element method

中图分类号:

TU 457

穆朝民，戎立帆，. 磨料射流冲击岩石损伤机制的数值分析[J]. , 2014, 35(5): 1475-1481.

MU Chao-min , RONG Li-fan，. Numerical simulation of damage mechanism of abrasive water jet impaction on rock[J]. , 2014, 35(5): 1475-1481.

参考文献

相关文章 15

[1]	李翻翻, 陈卫忠, 雷江, 于洪丹, 马永尚, . 基于塑性损伤的黏土岩力学特性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 132-140.
[2]	夏坤, 董林, 蒲小武, 李璐, . 黄土塬地震动响应特征分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 295-304.
[3]	郭院成, 李明宇, 张艳伟, . 预应力锚杆复合土钉墙支护体系增量解析方法[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 253-258.
[4]	闫国强, 殷跃平, 黄波林, 张枝华, 代贞伟, . 三峡库区巫山金鸡岭滑坡成因机制与变形特征[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 329-340.
[5]	刘红岩. 宏细观缺陷对岩体力学特性及边坡稳定影响研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 431-439.
[6]	金爱兵, 刘佳伟, 赵怡晴, 王本鑫, 孙浩, 魏余栋, . 卸荷条件下花岗岩力学特性分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 459-467.
[7]	韩征, 粟滨, 李艳鸽, 王伟, 王卫东, 黄健陵, 陈光齐, . 基于HBP本构模型的泥石流动力过程SPH数值模拟[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 477-485.
[8]	吴锦亮, 何吉, . 岩质边坡动态开挖模拟的复合单元模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 535-540.
[9]	吴凤元, 樊赟赟, 陈剑平, 李军, . 基于不同侵蚀模型的高速崩滑碎屑流动力过程模拟分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3236-3246.
[10]	孙峰, 薛世峰, 逄铭玉, 唐梅荣, 张翔, 李川, . 基于连续损伤的水平井射孔-近井筒三维破裂模拟[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3255-3261.
[11]	曹洪, 胡瑶, 骆冠勇. 滤管两端均不在含水层层面的承压不完整井近似计算方法研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2774-2780.
[12]	穆锐, 浦少云, 黄质宏, 李永辉, 郑培鑫, 刘旸, 刘泽, 郑红超, . 土岩组合岩体中抗拔桩极限承载力的确定[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2825-2837.
[13]	金俊超, 佘成学, 尚朋阳. 基于应变软化指标的岩石非线性蠕变模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2239-2246.
[14]	王翔南, 李全明, 于玉贞, 喻葭临, 吕禾, . 基于扩展有限元法对土体滑坡破坏过程的模拟[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2435-2442.
[15]	张聪, 梁经纬, 阳军生, 曹磊, 谢亦朋, 张贵金, . 堤坝脉动注浆浆液扩散机制及应用研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1507-1514.

Metrics

Viewed

Full text

Abstract

Cited

Shared

Discussed