一种基于FEM-DEM联合仿真的岩石爆破全过程模拟方法技术

本发明专利技术公开了一种基于FEM

【技术实现步骤摘要】
一种基于FEM
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DEM联合仿真的岩石爆破全过程模拟方法


[0001]本专利技术涉及岩土工程爆破数值模拟
，具体为一种基于FEM
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DEM联合仿真的岩石爆破全过程模拟方法。

技术介绍

[0002]钻孔爆破因其经济高效等优点，目前仍是我国水电施工、矿山开采、交通运输工程中最为常用的施工方法。在实施爆破之前，工程人员往往采用数值模拟方法初步预测爆破效果，可见，数值模拟结果在一定程度上可以指导现场的爆破方案。因此，有必要寻求一种较准确模拟岩石爆破的方法。
[0003]在岩石爆破中，目前主要的数值模拟方法有3类：一种是连续介质方法，如有限元和有限差分等方法；一种是非连续介质方法，如离散元和DDA等方法；还有一种是连续
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非连续方法，如SPH
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FEM等方法。
[0004]其中，连续介质方法如有限元法(FEM)是一种求解偏微分方程边值问题近似解的数值技术，求解时对整个问题域进行分解，每个子区域都成为简单的部分。以LS
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DYNA软件在爆炸领域应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于FEM
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DEM联合仿真的岩石爆破全过程模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：基于有限元法和实际各段别炮孔爆破参数和装药结构，建立有限元模型；设置有限元模型的无反射边界和对称边界，并确定有限元模型中的炸药和空气参数及状态方程、岩石的本构模型和物理力学参数；求解有限元模型，模拟炸药爆轰过程，获取各段别炮孔的孔壁压力荷载时程曲线和粉碎区边界压力荷载时程曲线，以及岩石爆破损伤分布和振动情况；基于离散元法和实际工程形状、尺寸和岩体类型，建立离散元模型；设置离散元模型中的围岩本构模型及物理力学参数、炮孔布置参数；将有限元模型输出的各段别粉碎区边界荷载时程曲线分别施加至离散元模型各段别粉碎区边界，设置离散元模型的粘滞边界和固定边界，对离散元模型进行爆破动力响应分析，获取岩石爆破抛掷形态和爆破效果。2.如权利要求1所述的一种基于FEM
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DEM联合仿真的岩石爆破全过程模拟方法，其特征在于：所述有限元模型的建立是利用LS
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DYNA软件；所述离散元模型的建立是利用3DEC软件。3.如权利要求1所述的一种基于FEM
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DEM联合仿真的岩石爆破全过程模拟方法，其特征在于：通过现场或实验室获取实际各段别炮孔爆破参数、装药结构、实际工程形状、尺寸和岩体类型。4.如权利要求1所述的一种基于FEM
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DEM联合仿真的岩石爆破全过程模拟方法，其特征在于：岩土物理力学参数包括：密度ρ、弹性模量e、剪切模量G、泊松比ν、粘聚力c、内摩擦角μ、抗拉强度T
e
、节理的切向和法向刚度比K
s
/K
n
。5.如权利要求1所述的一种基于FEM
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DEM联合仿真的岩石爆破全过程模拟方法，其特征在于，所述获取各段别炮孔的孔壁压力荷载时程曲线和粉碎区边界压力荷载时程曲线，具体包括：求解有限元模型，得到各段别炮孔孔壁的爆炸荷载压力时程曲线和粉碎区爆炸荷载压力时程曲线，将孔壁压力荷载峰值和粉碎区压力荷载峰值与理论计算值进行对较，当孔壁压力荷载峰值和粉碎区压力荷载峰值与理论计算值的相对误差小于10％，则判定爆炸荷载压力曲线的荷载峰值符合理论公式；...

【专利技术属性】
技术研发人员：高启栋，江伟，杨庆，王亚琼，杨招伟，周海孝，杨御博，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：