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基于NSCB方法的冻结红砂岩动态断裂特性试验 被引量:2
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作者 方士正 杨仁树 +2 位作者 李炜煜 李永亮 杨阳 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第10期1704-1715,共12页
采用红砂岩制作中心直裂纹半圆盘弯曲试样(Notched semi-circular bend, NSCB),设置不同的负温温度对岩石试样预处理,随后利用改进后的分离式霍普金森杆(SHPB)实验系统开展动态试验.结果表明:岩石的断裂韧度存在明显的加载率效应,断裂... 采用红砂岩制作中心直裂纹半圆盘弯曲试样(Notched semi-circular bend, NSCB),设置不同的负温温度对岩石试样预处理,随后利用改进后的分离式霍普金森杆(SHPB)实验系统开展动态试验.结果表明:岩石的断裂韧度存在明显的加载率效应,断裂韧度试验值随加载率的增加近似呈指数型增大;当加载率一定时,岩石断裂韧度由常温进入负温后先缓慢后快速增加,在–20℃时达到最大值,随着温度进一步降低,岩石断裂韧度快速减小.进一步对岩石破裂过程分析发现,不同温度下岩石的断裂过程基本一致,且裂纹扩展速度受温度影响较小.基于岩石断面的扫描电子显微镜结果分析岩石断裂模式为:负温下红砂岩的断裂以沿晶破裂和胶结物的撕裂为主,伴有少量的穿晶破裂现象,同时当温度降低至–25℃时,岩石内部微裂隙数量明显增多,说明负温对岩石具有劣化作用.最后探讨了温度对岩石内部结构的影响机制,对分析岩石断裂特性的低温效应具有一定参考意义. 展开更多
关键词 nscb 冻结 加载率 断裂韧度 断裂模式
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基于NSCB石灰岩试样的加载速率和尺寸效应对其断裂韧度的影响研究 被引量:1
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作者 张盛 王东坤 +2 位作者 王龙飞 王小良 乔洋 《河南理工大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2021年第4期162-170,共9页
为研究试样不同尺寸和加载速率对岩石Ⅰ型断裂韧度试验值的影响,采用石灰岩制作圆盘直径30,50,75,100,150 mm 5种几何相似的中心直裂纹半圆盘试样(notched semi-circular bend,NSCB),在RMT-150B岩石力学试验系统上对NSCB试样进行5种加... 为研究试样不同尺寸和加载速率对岩石Ⅰ型断裂韧度试验值的影响,采用石灰岩制作圆盘直径30,50,75,100,150 mm 5种几何相似的中心直裂纹半圆盘试样(notched semi-circular bend,NSCB),在RMT-150B岩石力学试验系统上对NSCB试样进行5种加载速率(0.002,0.02,0.2,2,10 kN/s)作用下的三点弯曲试验。结果表明:在试样尺寸一定条件下,试样的断裂韧度试验值随着加载速率的增加基本呈对数增大,在加载速率一定条件下,存在一个临界尺寸(圆盘直径50 mm),小于这个临界尺寸时,断裂韧度试验值增加幅度较大,大于这个临界尺寸时,试验值增加幅度较小,且基本呈线性增加。探讨了产生加载率和尺寸效应的原因,对于深入分析岩石断裂特性和准确确定岩石断裂韧度有一定意义。 展开更多
关键词 石灰岩 断裂韧度 加载速率 尺寸效应 nscb试样
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Dynamic notched semi-circle bend(NSCB) method for measuring fracture properties of rocks:Fundamentals and applications 被引量:9
3
作者 Wei Yao Kaiwen Xia 《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》 SCIE CSCD 2019年第5期1066-1093,共28页
Rocks are increasingly used in extreme environments characterised by high loading rates and high confining pressures.Thus the fracture properties of rocks under dynamic loading and confinements are critical in various... Rocks are increasingly used in extreme environments characterised by high loading rates and high confining pressures.Thus the fracture properties of rocks under dynamic loading and confinements are critical in various rock mechanics and rock engineering problems.Due to the transient nature of dynamic loading,the dynamic fracture tests of rocks are much more challenging than their static counterparts.Understanding the dynamic fracture behaviour of geomaterials relies significantly on suitable and reliable dynamic fracture testing methods.One of such methods is the notched semi-circle bend(NSCB)test combined with the advanced split Hopkinson pressure bar(SHPB)system,which has been recommended by the International Society for Rock Mechanics and Rock Engineering(ISRM)as the standard method for the determination of dynamic fracture toughness.The dynamic NSCB-SHPB method can provide detailed insights into dynamic fracture properties including initiation fracture toughness,fracture energy,propagation fracture toughness and fracture velocity.This review aims to fully describe the detailed principles and state-of-the-art applications of dynamic NSCB-SHPB techniques.The history and principles of dynamic NSCB-SHPB tests for rocks are outlined,and then the applications of dynamic NSCB-SHPB method(including the measurements of initiation and propagation fracture toughnesses and the limiting fracture velocity,the size effect and the digital image correlation(DIC)experiments)are discussed.Further,other applications of dynamic NSCB-SHPB techniques(i.e.the thermal,moisture and anisotropy effects on the dynamic fracture properties of geomaterials,and dynamic fracture toughness of geomaterials under pre-loading and hydrostatic pressures)are presented. 展开更多
关键词 ROCKS Split Hopkinson pressure bar(SHPB) Notched semi-circle bend(nscb) High loading rate DYNAMIC FRACTURE
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基于NSCB冲击试验的不同层理间距砂岩能量演化及损伤特性
4
作者 王雁冰 宋佳辉 +2 位作者 付代睿 吴后为 龙永东 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期920-933,共14页
采用分离式霍普金森压杆试验系统(SHPB),对层理间距6、8、10 mm的直切槽半圆砂岩试件(NSCB)进行动态冲击试验,利用高速相机记录其破坏形态,分析砂岩在不同层理间距条件下的应力、应变响应特征,能量演化特性以及各阶段的能量演化持续时间... 采用分离式霍普金森压杆试验系统(SHPB),对层理间距6、8、10 mm的直切槽半圆砂岩试件(NSCB)进行动态冲击试验,利用高速相机记录其破坏形态,分析砂岩在不同层理间距条件下的应力、应变响应特征,能量演化特性以及各阶段的能量演化持续时间,并对其损伤特性进行分析。利用离散格子弹簧模型(DLSM)模拟不同层理间距条件下砂岩试件的动态断裂过程,分析其层理间岩石基质的应力、应变、能量演化及损伤特性,并根据动能演化曲线分析其总动能和损失动能耗散情况。结果表明:砂岩动态断裂形态和应力、应变特性受层理间距改变影响明显。当层理间距增大时次生裂纹减少,裂纹扩展速度增大,同时应力、应变峰值增大。能量演化各阶段持续时间均随裂纹扩展速度增大而缩短,可释放弹性应变能峰值随层理间距增大而减小,总吸收能和耗散能峰值则不断增大。层理间距较大时,损伤曲线增长速率在前期较大,后期衰减减小,层理间岩石基质越远离切缝中线,后期损伤累积速度衰减明显。层理间岩石基质的应力、应变及能量演化曲线峰值随层理间距增大而降低,其相关性随岩石基质远离切缝中线而减弱。 展开更多
关键词 SHPB nscb 层理间距 能量演化 损伤演化 数值模拟
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冲击荷载下夹层复合岩石能量演化及断裂特征研究
5
作者 刘小庆 宋佳辉 +3 位作者 张瑶瑶 孔维文 梅洪嘉 王雁冰 《爆破》 CSCD 北大核心 2024年第3期33-42,共10页
为研究冲击荷载下夹层复合岩石能量演化及断裂特征,选用砂岩、大理岩和花岗岩3种材料制成6组不同的夹层复合岩石试件,利用霍普金森压杆系统进行动态断裂冲击试验,研究不同复合岩石试件的裂纹扩展形态、应力波波形特征、裂纹尖端应力场... 为研究冲击荷载下夹层复合岩石能量演化及断裂特征,选用砂岩、大理岩和花岗岩3种材料制成6组不同的夹层复合岩石试件,利用霍普金森压杆系统进行动态断裂冲击试验,研究不同复合岩石试件的裂纹扩展形态、应力波波形特征、裂纹尖端应力场和能量损耗关系,同时结合DLSM模拟结果,分析动态断裂过程中的应力波传播规律以及动能演化过程。结果表明:高速相机拍摄的动态断裂过程与DLSM模拟裂纹扩展过程具有良好的拟合度;裂纹的产生情况取决于层理弱面的破坏情况,相同冲击条件下,仅层理弱面不同的试件,层理弱面强度越低,裂纹扩展的时间越短且越靠前,夹层材料硬度越小,用于裂纹扩展的能量越多;在相同入射能量条件下,硬度较大的试件作为冲击端材料时,试件的反射作用较强,反射能量较大,透射作用较弱,透射能量较小,试件的能量耗散较大;层理面对应力波传播具有明显的阻碍作用,产生的透射波在尖端积蓄能量直至切缝起裂,试件综合硬度增大后,透射波明显减弱,并且传播速度减缓。 展开更多
关键词 岩石力学 SHPB nscb 夹层试件 动态断裂 能量演化
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热冲击对花岗岩动态断裂行为的影响研究
6
作者 王卫华 李凯 黄瑞新 《黄金科学技术》 CSCD 2023年第5期752-762,共11页
为了研究热冲击对加热花岗岩的影响,使用3种冷却方法来提供不同的冷却速率,对花岗岩试样施加不同程度的热冲击作用。通过分离式霍普金森压杆(SHPB)系统对热冲击处理后的花岗岩半圆盘中心直裂纹三点弯曲(NSCB)试样进行冲击断裂试验,并利... 为了研究热冲击对加热花岗岩的影响,使用3种冷却方法来提供不同的冷却速率,对花岗岩试样施加不同程度的热冲击作用。通过分离式霍普金森压杆(SHPB)系统对热冲击处理后的花岗岩半圆盘中心直裂纹三点弯曲(NSCB)试样进行冲击断裂试验,并利用高速摄像机记录了试样的断裂模式。试验结果表明:随着试样温度和冷却速率的提升,试样的干密度和纵波波速显著下降,试样的孔隙率加大。试样的断裂韧度变化及破坏模式表明热冲击作用使花岗岩试样受到冲击力时抗裂纹扩展的能力下降,尤其在冲击载荷的加载率高于130 GPa·m^(0.5)/s时下降尤为明显。 展开更多
关键词 热冲击 花岗岩 Ⅰ型动态断裂韧度 nscb 冷却方法 断裂模式 SHPB系统
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半圆盘三点弯曲法测定页岩断裂韧度(K_(IC))的实验研究 被引量:20
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作者 赵子江 刘大安 +2 位作者 崔振东 唐铁吾 韩伟歌 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第S1期258-266,共9页
为了准确测试页岩的I型断裂韧度K_(IC),分别采用直切槽半圆盘试样(NSCB)和人字形切槽半圆盘试样(CCNSCB),在3种预制切槽布置模式(splitter、arrester、divider)下,开展三点弯曲加载实验。通过标准差和变异系数分析两类方法 K_(IC)测算... 为了准确测试页岩的I型断裂韧度K_(IC),分别采用直切槽半圆盘试样(NSCB)和人字形切槽半圆盘试样(CCNSCB),在3种预制切槽布置模式(splitter、arrester、divider)下,开展三点弯曲加载实验。通过标准差和变异系数分析两类方法 K_(IC)测算值的离散性,并评价各自适用性。使用光学显微镜观察试件破裂后的裂纹扩展路径和破裂面断口形态。基于断裂力学理论,给出页岩试件粗糙起伏断口表面能计算公式,分析页岩试件实测值K_(IC)离散的原因,并用最小耗能原理解释裂缝在页岩试件扩展过程中形成粗糙断裂面的机理。对比分析两种试样类型测试的K_(IC)值,认为两种方法在切槽平行层理布置的情况下测算值离散程度一致,二者都适用;对于切槽垂直层理两种布置方式下NSCB试件更容易发生裂缝偏转,导致产生Ⅰ-Ⅱ复合型断裂,使试验失效;CCNSCB试件的韧带具有良好的裂缝扩展导向作用,某种程度上抵消了加载配置非对称性带来的不利影响,CCNSCB比NSCB测得的K_(IC)值离散性更小,更适用于各向异性页岩的K_(IC)测试。 展开更多
关键词 页岩 I型断裂韧度 三点弯曲 CCnscbnscb 断裂机理
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中心直裂纹半圆盘试样的石灰岩断裂韧度尺寸效应试验研究 被引量:18
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作者 张盛 王龙飞 +3 位作者 常旭 王东坤 王小良 乔洋 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1740-1749,1760,共11页
为了考察试样尺寸和预制裂缝长度对岩石断裂韧度测试值的影响,采用4种圆盘半径分别为25.0、37.5、50.0、75.0 mm,预制裂缝长度与圆盘试样半径比值(无量纲裂缝长度)在0.3~0.7范围内的中心直裂纹半圆盘石灰岩试样(NSCB)进行了三点弯曲断... 为了考察试样尺寸和预制裂缝长度对岩石断裂韧度测试值的影响,采用4种圆盘半径分别为25.0、37.5、50.0、75.0 mm,预制裂缝长度与圆盘试样半径比值(无量纲裂缝长度)在0.3~0.7范围内的中心直裂纹半圆盘石灰岩试样(NSCB)进行了三点弯曲断裂试验。结果表明:NSCB试样的破坏过程表现出明显的"脆性"破坏特征。与预制裂缝长度相比,试样尺寸对峰值载荷和载荷-位移曲线的形态影响更显著;随着试样尺寸的增加,试样的断裂韧度测试值不断增加,增加幅度随着预制裂缝长度的增加而加剧;当试样尺寸一定时,随着无量纲裂缝长度的增加,断裂韧度测试值有一定程度降低;为减小尺寸效应的影响,建议采用圆盘半径大于37.5 mm,无量纲预制裂缝长度范围在0.4~0.6内的NSCB试样测试岩石的断裂韧度。所得结果为推广NSCB试样国际建议方法及准确测试岩石的断裂韧度提供了一定的参考。 展开更多
关键词 预制裂缝长度 试样尺寸 岩石断裂韧度 中心直裂纹半圆盘试样(nscb)
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静-动态加载条件下岩石断裂特性及断口形貌特征研究 被引量:2
9
作者 满轲 刘晓丽 +5 位作者 宋志飞 宋小软 程海丽 郭占峰 柳宗旭 于云鹤 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2876-2886,共11页
采用直切槽半圆盘弯曲型试件,对北京房山花岗岩样品进行静态断裂韧性和动态断裂韧性试验,获得其静态断裂韧度与动态断裂韧度的定量关系;采用不同表面形貌刻画技术,对破坏岩样的表面形貌进行观测与表征,获得岩石表面的三维重构及其粗糙... 采用直切槽半圆盘弯曲型试件,对北京房山花岗岩样品进行静态断裂韧性和动态断裂韧性试验,获得其静态断裂韧度与动态断裂韧度的定量关系;采用不同表面形貌刻画技术,对破坏岩样的表面形貌进行观测与表征,获得岩石表面的三维重构及其粗糙度。研究结果表明:在中高应变率条件下,动态断裂韧度一般为静态断裂韧度的1.3~2.6倍,动态传播韧度为动态起裂韧度的3~4倍,静态断裂韧度的8~10倍;其静态和动态断裂都呈Ⅰ型裂纹拉伸破坏模式。同时,在静态韧性测试中,裂纹断裂模式主要为沿晶断裂,穿晶断裂相对较少;而在动态韧性测试中,裂纹断裂模式主要为沿晶和穿晶耦合断裂。裂纹传播过程均经历了加速阶段和减速阶段,裂纹传播速度与其表面三维形貌重构的相对高度变化趋势一致,同样与表面粗糙度变化规律相吻合。岩石静态行为与动态行为的本质区别是,材料在动态加载时所表现出来的率效应(惯性效应)与材料自身由物理、几何引起的结构效应存在相互抵消、此消彼长的本质属性。 展开更多
关键词 静态断裂韧度 动态断裂韧度 动态传播韧度 nscb 细观表面形貌
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加载角度对层理页岩裂纹扩展影响的实验研究 被引量:11
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作者 杨国梁 毕京九 +3 位作者 郭伟民 张志飞 韩子默 程帅杰 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期24-36,共13页
采用分离式霍普金森压杆(SHPB)系统对页岩进行冲击实验,研究层理角度对页岩动态断裂过程的影响,在裂尖设置裂纹扩展计,借助高速摄影和数字图像相关(DIC)技术对页岩中心切槽半圆盘弯曲(NSCB)试件断裂的全过程进行研究,得到了不同加载角... 采用分离式霍普金森压杆(SHPB)系统对页岩进行冲击实验,研究层理角度对页岩动态断裂过程的影响,在裂尖设置裂纹扩展计,借助高速摄影和数字图像相关(DIC)技术对页岩中心切槽半圆盘弯曲(NSCB)试件断裂的全过程进行研究,得到了不同加载角度下页岩的动态起裂韧度、裂纹扩展速度、断裂过程中应变场和水平位移场的变化规律。实验发现:不同加载角度下,页岩的动态起裂韧度具有显著的各向异性,加载角度与动态起裂韧度呈正相关;加载角度对试样的裂纹扩展速度具有显著影响,与裂纹扩展速度呈负相关;当冲击速度较低时,切槽方向是裂纹扩展的优势方向,而当冲击速度较高时,试样会产生沿层理弱面的次生裂纹,次生裂纹对试样的断裂具有显著影响。 展开更多
关键词 页岩 层理 中心切槽半圆盘弯曲试件 动态断裂韧度 数字图像相关技术 分离式霍普金森压杆
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一种模拟准脆性断裂问题的相场法能量退化法则
11
作者 张巍 庄梦如 +2 位作者 朱潇潇 沈蔚 陈敏 《中国农村水利水电》 北大核心 2022年第7期201-207,共7页
介绍了相场法模拟准脆性断裂问题的基本原理,描述了幂函数能量退化法则与Borden能量退化法则,提出了一种模拟准脆性断裂问题的相场法耦合能量退化法则,该法则通过权重系数将幂函数能量退化法则与Borden能量退化法则进行耦合,可较为全面... 介绍了相场法模拟准脆性断裂问题的基本原理,描述了幂函数能量退化法则与Borden能量退化法则,提出了一种模拟准脆性断裂问题的相场法耦合能量退化法则,该法则通过权重系数将幂函数能量退化法则与Borden能量退化法则进行耦合,可较为全面地反映材料的断裂行为。编制了二维相场法计算程序,以单边缺口正方形板为例,验证了程序的准确性。研究了耦合能量退化法则对单边缺口方形板拉伸断裂行为的影响,耦合能量退化法则参数s与m越大,拉伸荷载峰值越低;增加参数w,拉伸荷载峰值会提高。模拟了直裂缝半圆弯曲岩石试样断裂过程,分析了不同耦合能量退化法则参数下岩石试样的裂缝扩展过程,耦合能量退化法则参数m对荷载峰值影响较小,荷载峰值与参数s负相关,与参数w正相关。耦合能量退化法则可以较好地反映材料的准脆性断裂与脆性断裂行为。 展开更多
关键词 能量退化准则 相场法 准脆性断裂 拉伸断裂 半圆弯曲试样
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基于内聚裂纹模型的高聚物粘结炸药模拟材料动态断裂行为研究 被引量:1
12
作者 崔云霄 陈鹏万 +2 位作者 郭保桥 David A.Cendón 周忠彬 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期2379-2385,共7页
对某高聚物粘结炸药(PBX)模拟材料的动态拉伸断裂行为进行研究。针对该材料开展了基于霍普金森压杆的动态带预制裂纹半圆盘弯曲实验,并结合高速摄像与数字图像相关方法,得到了试样动态破坏过程中的位移场和应变场。基于内聚裂纹模型,对... 对某高聚物粘结炸药(PBX)模拟材料的动态拉伸断裂行为进行研究。针对该材料开展了基于霍普金森压杆的动态带预制裂纹半圆盘弯曲实验,并结合高速摄像与数字图像相关方法,得到了试样动态破坏过程中的位移场和应变场。基于内聚裂纹模型,对其动态拉伸破坏过程进行了数值模拟。数值模拟与实验结果进行对比后发现,拉伸应力曲线、试样破坏前后变形场等结果符合较好。根据数值模拟结果,分析了PBX试样在动态预制裂纹半圆盘弯曲实验过程中的裂纹扩展演化规律,得到裂纹宽度比实验结果偏小约15%的结论。 展开更多
关键词 爆炸力学 内聚裂纹模型 半圆盘弯曲实验 高聚物粘结炸药 数字图像相关方法
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层理角度对天然岩石材料动态断裂行为的影响研究 被引量:5
13
作者 王雁冰 付代睿 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期849-867,共19页
为了探究不同层理角度下岩石材料的动态断裂行为,利用分离式霍普金森压杆冲击加载系统,对3种直切槽半圆岩石试件开展30°,45°,60°,75°和90°层理角度梯度内的动态断裂冲击试验,研究3种岩石试件在不同层理角度条... 为了探究不同层理角度下岩石材料的动态断裂行为,利用分离式霍普金森压杆冲击加载系统,对3种直切槽半圆岩石试件开展30°,45°,60°,75°和90°层理角度梯度内的动态断裂冲击试验,研究3种岩石试件在不同层理角度条件下的应力波及能量传播规律、应力响应特征和动态断裂韧性。并结合DLSM数值模拟软件进行辅助分析,证明其模拟方法能够较好地应用于岩石动态断裂行为的研究,通过应力波传播图像和裂纹尖端应力场图像分析试件应力波的传递规律,解释动态断裂韧性随层理角度改变的机制。结合模型的动能和破坏曲线总结不同层理角度下岩石的破坏特征。结果表明:层理角度改变会影响层理面对应力波的有效反射面积,从而影响反射波和透射波的传递规律,造成各部分能量比值的变化。3种岩石具有不同的破坏特征,但其动态断裂韧性均受到层理角度的影响,在小层理角度时更容易发生预裂和张拉破坏,导致试件强度降低。模拟得到的应力波传播图像解释了不同层理角度应力波的透反射规律,而裂纹尖端应力场图像则反映了动态断裂韧性与试件内部是否发生提前破坏有关。随着层理角度的增大,试件断裂消耗的动能越大,其破坏更具有均匀性。 展开更多
关键词 岩石力学 SHPB nscb 层理 动态断裂 数值模拟
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用两种ISRM推荐圆盘试样测试岩石断裂韧度的试验研究 被引量:4
14
作者 赵文峰 张盛 +2 位作者 王猛 神文龙 焦振国 《实验力学》 CSCD 北大核心 2020年第4期702-711,共10页
采用国际岩石力学协会推荐的人字型切槽巴西圆盘试样(CCNBD)和中心直裂纹三点弯曲试样(NSCB),在RMT-150B试验机上进行了劈裂加载试验,结合声发射仪对比分析了不同尺寸试样的载荷-位移曲线、破坏形态和断裂韧度测试值的差异。结果表明:CC... 采用国际岩石力学协会推荐的人字型切槽巴西圆盘试样(CCNBD)和中心直裂纹三点弯曲试样(NSCB),在RMT-150B试验机上进行了劈裂加载试验,结合声发射仪对比分析了不同尺寸试样的载荷-位移曲线、破坏形态和断裂韧度测试值的差异。结果表明:CCNBD试样的载荷-位移曲线可能出现二次倒拐现象,NSCB试样的载荷-位移曲线峰后直接跌落;两种试样破坏过程中的振铃计数和能量与时间的变化过程与载荷-时间曲线完全对应;NSCB试样测得的大理岩断裂韧度平均值比CCNBD试样测试值偏高4%左右,但试样尺寸较大时,偏高程度更为明显;两种试样都是劈裂加载破坏形式,CCNBD试样在端部可能出现偏离加载直径方向的破坏形式,本研究结果有助于进一步完善和推广ISRM测试岩石断裂韧度的建议方法。 展开更多
关键词 岩石断裂韧度 峰值载荷 人字型切槽巴西圆盘试样(CCNBD) 中心直裂纹三点弯曲试样(nscb) 声发射
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岩石静态与动态断裂韧性的宏细观试验 被引量:3
15
作者 满轲 刘晓丽 +3 位作者 宋志飞 郭占峰 柳宗旭 于云鹤 《清华大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期799-808,共10页
基于直切槽半圆盘弯曲(notched semi-circle bend,NSCB)试件及断裂韧性测试方法,分别对北京房山花岗岩样品实施了静态和动态断裂韧性试验,获得了其静态与动态断裂韧度的定量关系,发现在文中采用的中高应变率条件下,动态断裂韧度值为静... 基于直切槽半圆盘弯曲(notched semi-circle bend,NSCB)试件及断裂韧性测试方法,分别对北京房山花岗岩样品实施了静态和动态断裂韧性试验,获得了其静态与动态断裂韧度的定量关系,发现在文中采用的中高应变率条件下,动态断裂韧度值为静态断裂韧度值的1.3~2.6倍。采用不同表面形貌刻画技术(SEM、激光共聚焦显微镜、高速摄像机等)对破坏岩样的表面形貌进行观测与表征,获得了岩石表面的三维重构及其粗糙度,其静态和动态断裂都是呈I型裂纹拉伸破坏模式,动态与静态裂纹扩展差异的原因在于应力波在岩样内部界面处的来回反射,诱导微裂纹的萌生、汇合与贯通;裂纹传播过程均经历了加速阶段和减速阶段,裂纹传播速度与其表面三维形貌重构的相对高度变化趋势一致,同样与表面粗糙度变化规律相吻合。岩石静态与动态行为的本质区别是:材料在动态加载时所表现出来的率效应(惯性效应),与材料自身由物理、几何引起的结构效应,此两类效应存在相互抵消、此消彼长的本质属性。 展开更多
关键词 静态断裂韧性 动态断裂韧性 nscb 表面形貌 结构效应 动态率效应
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Ⅰ型静态断裂韧度与破碎后新增表面积关系试验研究
16
作者 蔡增辉 黄滚 +2 位作者 郑杰 成墙 耿伟乐 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期1570-1579,共10页
为研究煤岩Ⅰ型静态断裂韧度与研磨破碎后新增表面积的关系,采用中心直裂纹半圆盘试样(NSCB)和1~2mm/0.425~1mm粒径试样进行三点弯曲试验和研磨破碎试验,运用断裂力学及岩石破碎学,从理论分析和室内试验两个方面研究二者之间的关系。理... 为研究煤岩Ⅰ型静态断裂韧度与研磨破碎后新增表面积的关系,采用中心直裂纹半圆盘试样(NSCB)和1~2mm/0.425~1mm粒径试样进行三点弯曲试验和研磨破碎试验,运用断裂力学及岩石破碎学,从理论分析和室内试验两个方面研究二者之间的关系。理论分析表明:断裂韧度的二次方与研磨破碎后新增表面积的倒数成正比;再以试验数据为依据进行拟合,结果表明:1~2 mm/0.425~1 mm粒径试样研磨破碎后,断裂韧度的二次方与新增表面积的倒数均呈很好的正比关系,其相关系数R2分别为0.974和0.878,说明可以用易于计算的破碎后新增表面积来估算煤的断裂韧度,进而获其表面能,这不仅为煤的断裂韧度测定提供一种新的试验方法,也为更深一步理解突出过程中的能量耗散提供试验依据。 展开更多
关键词 岩石力学 煤岩断裂韧度 新增表面积 中心直裂纹半圆盘试样(nscb) 1-2 mm/0.425-1 mm粒径试样
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