冲击荷载作用下脆性孔洞材料崩塌数值模拟分析.pdf

第24 卷 第6 期 岩石力学与工程学报 Vol.24 No.6 2005 年3 月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering March ，2005 冲击荷载作用下脆性孔洞材料崩塌数值模拟分析 1 2 1 1 徐松林 ，郭庆海 ，唐志平 ，胥建龙 (1. 中国科学技术大学 中国科学院材料力学行为与设计重点实验室，安徽 合肥 230027 ；2. 郑州大学 环境与水利学院，河南 郑州 450002) 摘要：根据Carrol-Holt 假定，将脆性孔洞材料崩塌分析模型简化为中空的球体。采用基于细观动力学的三维离散 元方法初步分析了不同孔洞率此模型的崩塌过程，并发现孔洞率控制材料的崩塌行为。考虑到脆性材料的内部缺 陷主要为孔洞和裂纹，对总缺陷率为 10.5%，而孔洞和裂纹含量不同的情况进行分析，研究这2 种缺陷在脆性材 料崩塌中的作用。研究结果表明，裂纹的含量影响材料发生崩塌的临界荷载，材料在崩塌过程中的体积压缩主要 源于孔洞。 关键词：数值分析；冲击动力学；脆性孔洞材料；细观离散元方法；裂纹 中图分类号：O 241 文献标识码：A 文章编号：1000 –6915(2005)06 –0955 –08 NUMERICAL INVESTIGATION ON VOID COLLAPSE FOR BRITTLE POROUS MATERIALS SUBJECTED TO SHOCK LOADING 1 2 1 1 XU Song-lin ，GUO Qing-hai ，TANG Zhi-ping ，XU Jian-long (1. CAS Key Laboratory for Mechanical Behavior and Design of Materials ，University of Science and Technology of China， Hefei 230027 ，China；2. School of Environment and Water Conservancy ，Zhengzhou University ，Zhengzhou 450002 ，China) Abstract ：According to the Carrol-Holt′s hypothesis，the brittle porous material was simplified to be a hollow sphere. A three-dimensional discrete meso-element method (DEM3) developed in this laboratory is applied to simulate the process of void collapse for the brittle porous material with various pore volumes. The results show that the void collapse process can be successfully simulated and the conclusion is reached that the pore volume controls the process of void collapse. Since the real flaws in materials are mainly the pores and cracks ，the investigations of brittle materials with various p