1 研究目的及意义

地球深部物质电学性质（电导率和介电常数）的实验被喻为透视地球内部电结构的探针，不仅可以用来研究矿物、岩石、电解质溶液、熔体，以及岩石破裂过程中电荷的产生和迁移，而且还可以通过对这些物质体系的研究，进一步认识地球内部电导率的分布规律以及地球介质的极化机制，为野外大地电磁结果的解释以及地震预报提供重要的实验依据。正硅酸镁钙钛矿是下地幔中最主要的矿物,对硅酸镁高温高压物性的充分理解是研究下地幔性质的基础。冲击压缩下，硅酸镁的电导率会发生显著的变化。 本论文主要利用物理场仿真软件，模拟仿真冲击波进入硅酸镁材料中对加载在其内部电场分布的影响，并计算出几何因子，与其他人的理论实验结果进行比较分析，形成自己的结论，为高压下硅酸镁电导率的测量提供理论基础。

2 国内外研究现状

（1）冲击压缩实验

在机械冲击和爆炸等动态荷载作用时，岩体工程具有显著的动载特性，若还是采用静力学方法原理去解决这类问题显然是不合适的。岩石类材料的结构复杂性给动载作用下的研究工作在试验数据处理以及物理力学分析上带来了困难。再将惯性效应和应变率效应考虑进来，动态条件下的研究工作相比静态研究要复杂很多。

岩石动态力学和静态力学主要是按照应变率差异来加以划分的，岩石的动载荷力学响应显著区别于静态隋况。在静态或者准静态荷载阶段，应变率范围是；而冲击等动荷载作用历时短，使得应变率升高，应变率范围在之间。可以看出，动态试验中的应变率要比静态试验中高出若干数量级。岩石冲击动力学主要的研究内容包括岩石动载力学参数、动态本构关系和能耗规律等。所应用实验装置包括落锤、轻气炮以及分离式Hopkimon压杆(SI-IPB)等。材料在爆破或冲击荷载作用下，应变率范围处于，此时应当采用的试验装置宜采用落锤冲击试验、平板冲击试验或分离式Hopkinson压杆冲击等试验方法。

落锤冲击和平板冲击试验对支座和摆链等结构的要求非常严格，往往由于试验达不到加载速率的要求使得测得的实验结果存在较大误差。

轻气炮装置出现于上世纪40年代，到60年代才算达到理论和结构层面的成熟圈，此后逐渐得到普遍应用。美国人在1966年使用该装置开展了材料动态方程研究，打开了轻气炮技术在动态材料学研究应用的大门网。随着时代发展，动态加载技术以及传感器装备的发展推动了该装置在动载屈服和损伤等方面的应用，轻气炮装置被越来越广泛地应用在脆性岩石动力学研究。

自1949年Kolsk3LSl正式建立起SHPPB试验装置至今已近70年，而SHPB试验装置引入岩石类材料的动态试验相对较晚。1968年Kumar首次利用SHPB实验装置对玄武岩和花岗岩进行了动态应力强度试验。自此，该技术方法逐渐广泛地应用到岩石力学领域。 国内最早的SHPB装置由中利腕力学所于1980年设计和加工；随后中国科学技术大学的胡时胜等先后组建了Hopkinson压杆和Hopkinson拉杆。在应用之初，压杆直径设计较小，专门用于小尺寸材料试件的动态力学特性试验。随着时间推移和研究尺寸的扩大，在一维弹性应力波和应力均匀性假设两个假设前提下，逐步设计制造和应用了大直径SHPB试验装置。与此同时，还设计了直锥变截面杆用于大尺寸压杆的加载，并成功地进行了混凝土动态力学特性的检测。随后，国防科技大学、中国矿业大学、中南大学和安徽理工大学等数十家科研单位和院校也建立了这类试验装置并取得了许多有益成果。

截至目前，国内外学者对岩石的动力学特性已经开展了广泛的研究，尤其在岩石处于单轴动态压应力作用下的强度特|生和破坏机理开展了较广泛的试验研究。冲击载荷 作用下的岩石力学|生能是研究爆炸和地面运动载荷作用下的应力波在岩体结构中传播和衰减的基础。

单仁亮等应用SHPB装置试验研究了花岗岩和冻结红砂岩等不同类型岩石的动力特性以破坏模式。研究得出：花岗岩试件动态应力应变曲线在峰前有“跃进”段，但一般在初始段能够近似为直线，直线的斜率与加载速度相关性不明显；人工冻结红砂岩试样的动态强度和平均应变率呈指数型相关，时效损伤模型在一定范围内可以较好用于反映试样动态应力应变关系。