Page 79 - 《爆炸与冲击》2025年第5期

第 45 卷 左 庭，等： 冲击荷载下含铜矿岩能量耗散的数值模拟 第 5 期

Helium

Light source Buffer
l s
ε i
ε r p 1 p 2 ε t
Bullet Input bar Specimens Transmission
bar
Infrared ray Strain gauge

Tachymeter
Ultra dynamic strain gauge Data processing
图 1 SHPB 试验装置
Fig. 1 SHPB test device
ε(t) ：
可得到试件在冲击压缩过程中的动态应力 σ s (t) 、应变率 ˙ ε(t) 以及轴向应变
A e
σ s (t) = [σ i (t)+σ r (t)+σ t (t)] (1)
2A s
σ i (t)+σ r (t)−σ t (t)
˙ ε(t) = (2)
ρ e c e L s
1 w t
ε(t) = [σ i (t)−σ r (t)−σ t (t)]dt (3)
ρ e c e L s 0
L s 分别为弹性压杆的波阻抗、纵波
式中： σ i (t) 为入射应力， σ r (t) 为反射应力， σ t (t) 为透射应力， ρ e c e 、 c e 、
A s 分别为弹性压杆和被测试件的横截面积。
波速和试件长度， A e 、

1.2 试件制作
试验所用试件均取自云南省大红山铜矿某
中段，其岩性主要为深灰至灰黑色含铜磁铁纳长
凝灰岩，矿体呈顺层条纹条带状、细脉状产出，
平 均 品 位 为 25.67%， 主 要 脉 石 矿 物 为 钠 长 石 、
石榴子石、黑云母、石英。试件表面存在少许
点星铜斑，但总体结构单一，质地紧密，岩样加
工尺寸符合国际岩石力学学会（ISRM）规定的
标准尺寸 [16] ，直径（D）为 50 mm，高（L）为 25 mm， 图 2 含铜凝灰岩试件
加工后的部分试件如图 2 所示，本文中统称“含 Fig. 2 Copper bearing rock specimen

铜矿岩”。 表 1 含铜矿岩基本物理力学参数
为了尽量减少端面效应及弥散效应，需要 Table 1 Basic physical and mechanical parameters
of copper-bearing rock specimen
对含铜矿岩的端面进行仔细打磨，确保端面不平
行 度 和 不 垂 直 度 均 小 于 0.02 mm， 尽 量 选 择 密 编号 密度/ 纵波波速/ 弹性模量/ 泊松比 抗压强度/
−3
−1
(g·cm ) (m·s ) GPa MPa
度、纵波波速等参数相近的试件，部分含铜矿岩
J-1 3.10 3 549 93.35 0.33 59.23
的基本物理力学参数如表 1 所示。

2 能量分析

2.1 能量计算依据
W d 可分别
根据一维应力波传播理论和能量守恒定律，入射能 W i 、透射能 W t 、反射能 W r 、耗散能量
表示为：

053202-3