初应力条件下超临界CO2气爆致裂规律模拟研究

摘要：

考虑到超临界CO2气爆技术应用环境多受到初始地应力作用,利用自主研发的超临界CO2气爆发生装置,在电液伺服三轴加载平台上进行了初应力条件下超临界CO2气爆混凝土试件实验,得到了气爆冲击压力时程曲线和不同载荷工况下试件的破坏形貌.利用JWL状态方程拟合气爆冲击压力时程曲线确定的参数计算气爆过程中超临界CO2的相变过程,通过开发程序将材料拉伸和压缩硬化引入Johnson-Cook模型,联合使用SPH和FEM对不同初应力条件下超临界CO2气爆致裂过程进行了模拟计算,实验和数值模拟一致表明:超临界CO2气爆后试件形成粉碎区和裂隙区,粉碎区是由气爆冲击波将气爆孔附近介质压碎形成的,初应力对粉碎区的形状和范围影响不大;裂隙区主要是由爆生气体的气楔作用形成的,且主裂隙方向与最大初始压应力方向一致,初应力对垂直于自身方向裂隙的扩展具有抑制作用;随着初始压应力的增大,相同爆破条件下裂隙生成条数和裂隙扩展的总长度都降低.计算结果与实验结果的一致性表明改进后的JC模型适用于超临界CO2气爆的模拟.

关键词：初始应力、超临界CO2、气爆、应力波、数值模拟、裂纹扩展

所属期刊栏目：37

分类号：O383;TD235(爆炸力学)

资助基金：国家自然科学基金51574137,51504122

在线出版日期：2018-12-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：232-238