强冲击荷载下岩石材料断裂及破碎机制研究
李晓锋1，2
(1. 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩石力学与工程国家重点实验室，湖北 武汉 430071；2. 中国科学院大学，北京 100049）
Research on rock fracturing and fragmentation subject to intensive impact loading
LI Xiaofeng1，2
(1.State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering，Institute of Rock and Soil Mechanics，Chinese Academy of Sciences，Wuhan，Hubei 430071，China；2. University of Chinese Academy of Science，Beijing 100049，China)
摘要 脆性材料如岩石、混凝土和陶瓷等在冲击荷载作用下的动态力学特征及破碎机制研究涉及力学，物理学，航空航天，能源开采和防护工程等多个领域。具体问题如同震作用中的断层泥形成及非对称粉碎化，行星撞击产生的陨石坑，飞行器对空间站的超高速撞击与防护，采矿过程中的矿石破碎尺寸控制，工程爆破过程中的破岩效率提高和灾害防治，炮弹壳体的破碎以及超高速弹穿甲等。岩石材料的静态，动态及动静组合下的力学响应研究已经取得了丰硕成果，相比之下，岩石材料在冲击荷载下的细观断裂机制和破碎特征方面研究还颇为不足。脆性材料在宽应变率尺度上是否存在统一的归一化强度形式？材料的动态力学特性与过渡性破碎现象的内在联系是什么？如何理解缺陷材料在冲击过程中的裂纹成核、发展及交汇对破碎成形的影响？这些问题已经严重地阻碍了我们对脆性材料在极限荷载作用下的认识。针对上述问题，在国家自然科学基金重点项目和国家建设高水平大学公派研究生项目的资助下，(1) 研究材料在冲击荷载作用下的力学特征；(2) 了解脆性材料的冲击破碎机制两个方面工作为基础，采用室内试验，理论模型和数值模拟开展了强冲击荷载下岩石材料的强度，断裂和破碎特性方面的研究。
关键词 ：
岩石力学 ,
脆性破碎 ,
冲击荷载 ,
应变率效应 ,
强度模型 ,
晶体离散元建模 ,
纳米压痕
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2021, Vol. 40 
