岩石的动态断裂过程分析及其在爆破控制中的应用[外文翻译].doc

岩石的动态断裂过程分析及其在爆破控制中的应用
作者：Sang-Ho CHO
博士学位候选人
指导者：Katsuhiko Kaneko教授
环境与资源工程部
导论
由爆炸产生碎片系列是一个极其复杂的过程，这个过程包括晶核的形成和微型裂纹传播最终将岩石打成碎片。 此外，碎片是受内在属性材料、装载条件，如几何自由边界和不连贯性等等的影响。 因此，现在的大多数爆炸模型都依靠一整套模型和基于经验或半经验公式为基础的方程。尽管现在由一些利用高速摄影技术并配合其他各种技术，但是主要困难还是很难获得碎片的完整实验结果。
碎片形成很大程度上取决于动态断裂过程，这在控制碎片数量，裂纹传播方向等中起着重要的作用。为了控制分裂的过程，将材料、外力和破碎过程连接起来就很有必要。要解释破碎机制，首先要确定一个适当的方法，模拟岩石断裂，并允许测试的岩石在各种负载条件下。这就要求岩石的动态强度和破碎现象的机制能被解释。为了调查台阶式爆破的分裂机制，也有必要为爆炸碎片（碎片大小分布）制定一项新的假设方法而得到分析结果。此外，充分了解台阶式爆破的爆炸碎片，就要考虑岩石所受的压力波和大气压。
本文提出了一种在各种动态加载条件下岩石动态断裂过程分析模型。利用拟议的分析方法，岩石的动态抗拉强度的应变率依赖机制就形成了。分析的目的就是使参与爆炸引起的钻孔破裂动态破裂机制变得清楚。为了预测和控制的爆炸碎片，使用拟议分析方法和图像分析程序这种新的方法的被建议采用。这里讨论了的关于爆炸模式的爆炸碎片的最佳条件。此外，为了得到爆炸碎片对延迟时间的最佳条件，对动态断裂过程的进行了改进，模拟一个完全爆炸气体流量模型。

动态破碎过程分析
动力有限元方法的增量位移形式可用来解释比较大的位移的情况。重复网格算法可用来建立裂纹扩展模型，假定拉伸断裂，像裂纹产生，传播和相连，发生在基础界限。因此，裂缝模型就是从元素的边界开始，这并不改变元素的形状。