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题名石灰岩飞片撞击实验与高压状态方程研究
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作者
王武
杨军
王新玉
徐翔云
李胜杰
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机构
清华大学土木工程系
军事科学院国防工程研究院目标易损性评估全国重点实验室
军事科学院国防工程研究院
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出处
《北京理工大学学报》
北大核心
2025年第6期547-554,共8页
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基金
国家自然科学基金资助项目(12102476)。
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文摘
石灰岩是地壳中分布最广的矿产之一,其高压状态方程在隧道爆破、矿产开采、武器毁伤效应与工程防护等数值计算方面具有广阔应用需求.为研究石灰岩高速冲击压缩特性,采用20 mm口径二级轻气炮设备,开展了3种石灰岩共21次飞片高速撞击实验.采用测速探针/高速相机、高灵敏度压力传感器设备,测量得到了飞片速度和冲击波历时,飞片最低速度为1.02 km/s、最高为3.91 km/s,结合飞片和石灰岩试件已知材料参数,计算得到了高速撞击产生的压力最低为5.64 GPa、最高达30.22 GPa.采用最小二乘法分析得到了石灰岩冲击波速D与粒子速度u的线性关系,其中A类石灰岩D=2.887+0.798u,B类石灰岩D=2.872+0.892u,C类石灰岩D=2.575+1.086u.采用双参数三次多项式对石灰岩冲击压力p与体积应变μ关系进行了非线性拟合,其中A类石灰岩p=145.28μ^(3)+24.44μ,B类石灰岩p=169.18μ^(3)+25.45μ,C类石灰岩p=206.57μ^(3)+21.10μ.结合石灰岩矿物组成分析可知,当密度和硬度越高的矿物含量越多时,飞片撞击速度增加导致的石灰岩冲击波速和冲击压力增长率更大.研究结果可为石灰岩本构模型状态方程参数标定等提供宝贵的数据支撑.
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关键词
石灰岩
飞片撞击实验
高压状态方程
Hugoniot关系
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Keywords
limestone
flyer-plate-impact experiment
state equation under high pressure
Hugoniot relation
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分类号
TU45
[建筑科学—岩土工程]
E95
[军事—军事工程]
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