《衝擊載荷下散體岩石材料動態回響的實驗與仿真研究》是依託河海大學，由劉軍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：衝擊載荷下散體岩石材料動態回響的實驗與仿真研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉軍
- 依託單位：河海大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
衝擊載荷下散體岩石材料的力學行為研究是礦業工程、爆破工程、防護工程等領域所關心的重要問題。目前，由於散體材料力學行為的複雜性，關於這一課題的實驗與理論研究還處於探索階段。本課題採用實驗研究、力學模型建立、算法與程式開發、軟體研發相結合的研究方法，達到提出描述散體岩石材料在衝擊荷載作用下動態回響的系統的實驗與理論方法的目的。主要研究內容包括：設計散體岩石材料在衝擊荷載下力學行為實驗的夾具、載荷源、數據採集、傳輸與記錄的實驗方法，從而識別散體顆粒在擠壓流動過程中的變形與分裂機理；在連續介質力學、離散元法、計算幾何相結合的基礎上，提出考慮率相關效應的可變形與可分裂單元的離散元法的基本理論；開發數值計算與可視化程式；形成散體材料在衝擊荷載下力學行為模擬的軟體系統；進行實驗與理論模擬的對比研究。從而為涉及散體岩石材料在衝擊載荷下力學行為的相關工程領域提供借鑑。
結題摘要
散體岩石材料在自然界中廣泛存在，衝擊荷載下散體岩石材料的力學行為研究是岩土工程、採礦工程、選礦工程、爆破工程、水利工程、防護工程、鐵道工程與化工製藥等領域的重要研究課題。然而，由於散體材料的力學行為的複雜性，其實驗與理論研究還處於探索階段，完整的實驗方法和理論體系尚未形成。本課題採用試驗研究、力學模型建立、算法與程式開發、軟體研發相結合的研究方法，系統的研究了散體岩石材料在衝擊荷載作用下的動態回響過程。主要研究內容如下：（1）設計散體岩石材料在衝擊荷載下力學行為的試驗裝置、荷載源、數據採集、傳輸與記錄的試驗方法；（2）建立描述散體顆粒破碎過程的離散元理論；（3）開發模擬散體材料流動與破碎的可視化程式。通過對以上內容的研究，設計了多落錘毫秒延期載入實驗系統，可以較好的模擬實際載入情況；設計了用於監測散體材料流動試驗中各顆粒實時位置的裝置；研發了初始構形生成算法、單個顆粒格線剖分算法、顆粒體系的格線剖分算法，提出了可分裂與可變形單元的力學模型；在上述所開發算法的基礎上，基於Visual Studio 2003.net開發平台，套用C++語言，結合STL算法庫與OpenGL圖形庫，開發散體材料流動與破碎的模擬程式；通過模擬結果與試驗結果分析對比，驗證程式的可靠性和穩定性。 按照計畫完成了科研任務，取得了系列成果，其中SCI收錄5篇，獲授權發明專利1項，實用新型專利4項，軟體著作2項，專著1項，培養博士生2名，碩士生4名，榮獲6項科研獎勵。
