Page 81 - 《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

线。当冲击气压分别为 0.5、0.7、0.9 和 1.1 MPa 时，加载持续时间分别为 327、295、249 和 223 μs，能量达
到恒定的起始时间分别为 184、179、174 和 181 μs。这表明，随着冲击气压的增加，总的加载时间不断缩
短，能量越快达到平衡，冲击气压越大，对含铜矿岩的破碎效率越高。

80 120

100
60 Incident energy
80 Transmission energy
Incident energy
Energy/J 40 Transmission energy Energy/J 60
Dissipation energy
Reflection energy
Reflection energy
40 Dissipation energy
20
20
0 0
0 50 100 150 200 250 300 350 0 50 100 150 200 250 300
Time/μs Time/μs
(a) 0.5 MPa (b) 0.7 MPa
180 Incident energy 240 Incident energy
160 Transmission energy Transmission energy
140 Dissipation energy 200 Dissipation energy
Reflection energy
Reflection energy
120 160
Energy/J 100 Energy/J 120
80
60 80
40
20 40
0 0
0 50 100 150 200 250 0 50 100 150 200 250
Time/μs Time/μs
(c) 0.9 MPa (d) 1.1 MPa

图 5 能量时程曲线
Fig. 5 Energy-time history curves
矿岩在破碎过程中，其本质是能量相互转化的过程，为了进一步探究冲击过程中各能量的传递规律，

引入能量比率（反射能、透射能、耗散能分别占
Transmissivity Reflectivity Dissipativity
入射能的比值）用于描述能量的传递规律 [17-18] 。
100
图 6 给出了含铜矿岩在不同冲击气压下能
量反射率、透射率、耗散率与入射能之间的关 80
系，可以发现，随着入射能的增加，3 种能量整体 60
的大小关系基本保持一致，即透射能、耗散能、 Energy ratio/%
反射能依次减小。当入射能小于 110 J 时，随着 40
入射能的增加，能量耗散率逐渐增大，透射率逐
20
渐减小，反射率减小；当入射能大于 200 J 之后，
随着入射能的增加，能量耗散率、透射率和反射 0
率 的 范 围 分 别 为 39.58%～ 39.95%、 37.09%～ 63.34 81.67 105.92 130.76 168.28 203.33 222.91 267.09
44.29% 和 18.77%～23.32%，表明在冲击过程中， W i /J
约 有 60% 的 入 射 能 被 透 反 射 波 耗 散 。 同 时 发 图 6 冲击荷载下含铜矿岩能量比率传递规律
现 ， 随 着 入 射 能 的 增 长 ， 能 量 耗 散 率 并 无 明 显 Fig. 6 Energy ratio transfer of copper bearing
变化。 rock under impact load

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