›› 2016, Vol. 37 ›› Issue (10): 2979-2983.doi: 10.16285/j.rsm.2016.10.032

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爆破荷载应力波在无限弹性介质中传播的特征线法解

雷卫东1，李宏军2，柳 纯1   

  1. 1. 哈尔滨工业大学 深圳研究生院，广东 深圳 518055；2. 华蓝设计（集团）有限公司，广西 南宁 530011
  • 收稿日期:2016-06-23 出版日期:2016-10-11 发布日期:2018-06-09
  • 通讯作者: 李宏军，男，1988年生，硕士，主要从事边界元数值分析算法的开发研究工作。E-mail: 614892520@qq.com E-mail:562748177@qq.com
  • 作者简介:雷卫东，男，1966年生，博士，副教授，主要从事环境岩石动力学、边界元数值分析算法开发等方面的研究与教学工作。
  • 基金资助:

    深圳市科技计划项目(No. JCYJ20140417172417171)。

Solution of blasting-induced stress wave propagation in an infinite elastic medium based on characteristics method

LEI Wei-dong1, LI Hong-jun2, LIU Chun1   

  1. 1.Shenzhen Graduate School, Harbin Institute of Technology, Shenzhen, Guangdong 518055, China; 2.Hualan Design & Consulting Group, Nanning, Guangxi 530011, China
  • Received:2016-06-23 Online:2016-10-11 Published:2018-06-09
  • Supported by:

    This work was supported by the Shenzhen Science and Technology Planning Program (JCYJ20140417172417171).

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摘要： 双指数爆破荷载的应力时程关系是爆破工程的数值分析常用的动力输入。其在弹性岩石中传播衰减的特征线法解是工程爆破数值分析中弹性以及弹塑性分析的重要参照，也是动力学数值分析算法开发的重要高阶校准工具。应用统一弹性波的特征线法解求解源自圆形孔洞的双指数爆破荷载在理想介质中的传播。介绍了源自圆形孔洞的双指数爆破荷载在周围弹性介质传播过程中的径向应力、周向应力、位移以及速度波的特征线法解的具体过程，在MATLAB中进行了4种波的特征线法解的数值实施。对径向应力、周向应力、位移以及速度波的特征线法解的结果进行了多方面讨论。结果表明，特征线法是求解双曲型偏微分方程的一种有效方法，双指数爆破荷载在弹性岩石中传播衰减的特征线法解可为爆破工程数值分析以及动力学数值分析算法开发提供重要的支撑。

关键词: 爆破荷载, 特征线法, 无限弹性介质, 双曲型偏微分方程

Abstract: The stress wave expressed by the double exponential function is often used as the dynamic input in the numerical analysis for blasting engineering. A solution of stress wave propagation in elastic rock based on the characteristics method is an important benchmark for engineering numerical analyses, and for the validation of a dynamic numerical algorithm. The problem of blasting wave propagation in the surrounding infinite medium is solved using the given unified approach for elastic waves based on the characteristics method. The solution procedures for the radial and circumference stresses and the velocity and displacement waves during the compression blasting wave propagation are given, and these procedures are coded in MATLAB. The results of the radial and circumference stresses and the velocity and displacement waves are discussed. The characteristics method provides a powerful tool for solving the hyperbolic partial differential equations, and the solution of compression wave, expressed by the double exponential function, plays an important role in the analysis of the wave propagation problem.

Key words: blasting wave, method of characteristics, infinite elastic medium, hyperbolic partial differential equation

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