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摘要
为了分析不同耦合介质装药结构下脆性材料的爆破机理问题，通过实验室试验及数值模拟方法对水耦合装药和空气耦合装药爆破效果以及裂纹扩展机理进行研究。在实验中，试件材料采用透明均匀的PMMA(有机玻璃),炸药采用DDNP(二氮烷基苯酚),利用高速摄像机观察压裂和裂纹传播过程，然后从定量和定性两方面对不同耦合介质装药爆破下裂纹传播行为进行分析。观察实验过程以及数值模拟软件LS-DYNA分析结果表明，可以得到空气耦合介质下，试件炮孔周边次生裂纹少，裂纹分叉现象较少，形成规则的贯通裂隙。相比于空气耦合，水耦合介质条件下，炮孔周围形成规则不一的裂纹，破碎区直径增大，横向裂纹增多，对孔壁产生的压力较均匀，破碎效果好。同时在数值模拟分析中得出不同耦合介质装药结构下脆性材料的爆破应力云图和v-m时程曲线图，得出水耦合装药爆破可以获得更高的孔壁初始压力，且对孔壁产生的压力较为均匀，爆破的破碎效果更好。
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单位中国矿业大学（北京）; 建筑工程学院
