一文说尽冲击动力学——冲蚀

文摘   2024-08-19 18:45   澳大利亚  

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层裂研究给予人们的一个重要启示是:与准静载荷下结构破坏通常发生在加载阶段不同,以应力波传播为特征的动力学过程则会发生卸载波相互作用所引发的卸载失效或卸载破坏(unloading failure)


结构在爆炸/冲击等动载荷作用下,应力波常常是导致结构破坏的主要载荷形式。以应力波传播为特征的动力学过程既包含加载波又包含卸载波的传播,这就涉及加载波-加载波之间、加载波-卸载波之间以及卸载波卸载波之间的相互作用。尽管冲击脉冲载荷通常最先产生压缩型应力波,但冲击脉冲本身包含卸载波尾;而压缩波在低波阻抗界面(包括自由表面)会反射成卸载波,卸载波与压缩波相互作用则会引发拉伸载荷的出现。由于一般材料的拉伸破坏强度显著低于压缩破坏强度,于是结构在应力波作用下的动态破坏往往表现为卸载拉伸破坏。常见的背面层裂只是卸载破坏的表现形式之一。


抛掷爆破时所形成的爆破凹坑,即靠近自由面(临空面)一侧完全破坏而形成的漏斗状凹坑,在爆破工程界称为爆破漏斗(blasting crater),也是卸载破坏的表现形式。药包埋在距离自由面一定距离(在爆破工程界叫做抵抗线)外,起爆时产生的球面爆炸脉冲在自由面反射球面卸载波,它与入射爆炸脉冲的卸载波尾相互作用形成拉应力,当满足卸载破坏条件时,与层裂机理相类似地,爆破漏斗区的物质会带着陷入其中的动量飞离


冲蚀(erosion)则是表面卸载波诱导的另一类卸载破坏。一切由于卸载波导致的动态拉伸破坏都有相似的内在规律,因而统称为卸载破坏


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