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基于巴西圆盘试验的国产石墨拉伸强度及特性研究 被引量:2
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作者 田冬青 史力 +2 位作者 孙立斌 申克 徐昆 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期591-599,共9页
拉伸强度是石墨构件设计和结构完整性评价的一个重要参数,为研究国产石墨的拉伸强度及试样尺寸、石墨颗粒粒径、微观组织等对拉伸强度的影响,本文选用3种典型国产石墨,即粗颗粒、细颗粒和超细颗粒石墨,对每种石墨的4种不同尺寸规格的试... 拉伸强度是石墨构件设计和结构完整性评价的一个重要参数,为研究国产石墨的拉伸强度及试样尺寸、石墨颗粒粒径、微观组织等对拉伸强度的影响,本文选用3种典型国产石墨,即粗颗粒、细颗粒和超细颗粒石墨,对每种石墨的4种不同尺寸规格的试样在拉伸试样机上开展巴西圆盘试验,采用高速相机捕捉劈裂破坏过程,使用扫描电镜观测断口形貌。对比分析了裂纹的扩展过程及破坏形式,测得了拉伸强度并分析了其分布特点,研究了试样尺寸、石墨颗粒粒径、微观组织等对拉伸强度的影响。结果表明:石墨劈裂试验过程满足巴西圆盘试验有效性的要求,试样尺寸越大,石墨颗粒粒径越大,越易产生二次裂纹和局部压缩破坏;通常石墨拉伸强度随试样尺寸的增大而增大,但试样尺寸较小时要综合考虑试样尺寸和颗粒粒径的影响,且材料密度越小尺寸效应越明显;石墨拉伸强度随颗粒粒径的增大呈下降趋势,表现出显著的颗粒粒径效应;石墨拉伸强度具有较大的分散性,其与石墨颗粒粒径表现出明显的相关性,细颗粒石墨拉伸强度的均匀性较粗颗粒石墨好得多,同时超细颗粒石墨明显优于细颗粒石墨;石墨的微观组织对拉伸强度有显著影响,粗颗粒石墨有较多较大的原生孔隙等缺陷,其拉伸强度最小,细颗粒石墨次之,超细颗粒石墨最大。 展开更多
关键词 石墨 巴西圆盘试验 拉伸强度 尺寸效应 颗粒粒径效应
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动态巴西圆盘劈裂试验的极限分析解 被引量:3
2
作者 杨仁树 陈骏 刘殿书 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1156-1160,共5页
通过极限分析上限定理对巴西圆盘动态劈裂试验的弹性解进行了优化,考虑高速冲击作用导致的岩石试件端部剪切裂纹对动态拉伸强度的影响,获得了计算动态拉伸强度上限解的新公式。通过对实测的砂岩动态劈裂试验结果的分析,对比了原始的弹... 通过极限分析上限定理对巴西圆盘动态劈裂试验的弹性解进行了优化,考虑高速冲击作用导致的岩石试件端部剪切裂纹对动态拉伸强度的影响,获得了计算动态拉伸强度上限解的新公式。通过对实测的砂岩动态劈裂试验结果的分析,对比了原始的弹性解和得到的上限解间的差别,研究表明砂岩的动态拉伸性能随加载率的变化不明显,随着加载率的提高,动态拉伸强度曲线较平缓,说明砂岩在动态作用下承受拉应力的能力较低,抗拉强度的变化范围较小。同时验证了基于极限分析法的岩石动态抗拉强度公式可以为砂岩的工程应用提供更安全可靠的参考值。 展开更多
关键词 动态拉伸强度 巴西圆盘试验 极限分析 上限解 加载率
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巴西圆盘拉伸强度测试在岩石力学中的发展综述及新见解
3
作者 张军 牟晋智 +1 位作者 潘哲君 李玉伟 《石油科学通报》 CAS 2024年第2期240-259,共20页
准确获取岩石抗拉强度,全面了解岩石拉伸破坏演化机制,是岩石力学理论研究和岩体工程应用的关键问题之一。由于直接拉伸试验存在试样夹持困难、端部应力集中显著、试验成功率低等诸多局限性难题,岩石类材料抗拉强度通常采用间接方法测... 准确获取岩石抗拉强度,全面了解岩石拉伸破坏演化机制,是岩石力学理论研究和岩体工程应用的关键问题之一。由于直接拉伸试验存在试样夹持困难、端部应力集中显著、试验成功率低等诸多局限性难题,岩石类材料抗拉强度通常采用间接方法测试。而巴西圆盘试验作为间接方法中最被广泛使用的测试技术,自提出就因其特殊的力学机制而成为了岩石力学领域的研究热点,但同时其结果的准确性和有效性也受到了广泛的质疑与讨论。本文系统调研了巴西圆盘试验相关的室内试验、解析模型和数值模拟研究,总结并分析了该方法的发展趋势、形成的不同试验标准以及每种标准提出的基本依据和适用性。基于国内研究中的试验数据,对比了巴西圆盘和直接拉伸试验在测试结果上的差异,分析了控制巴西圆盘有效起裂的关键因素,明确了外在因素(加载条件、几何形状)和内在因素(力学性质、非均质性)对巴西圆盘断裂机制和试验结果的影响。最后,从初始裂纹萌生和扩展裂纹延伸两个阶段重新讨论了巴西圆盘测试岩石拉伸强度在实际条件下的有效性,并结合近年来几种创新型的岩石拉伸测试新方法,指出了岩石力学领域抗拉强度测试方法的发展方向。 展开更多
关键词 岩石抗拉强度 巴西圆盘试验 加载条件 非均质性
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巴西圆盘劈裂试验中拉伸模量的解析算法 被引量:55
4
作者 宫凤强 李夕兵 ZHAO J 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期881-891,共11页
提出巴西圆盘劈裂试验中拉伸模量的解析算法。结合圆盘对心受力的理论弹性解和实际试验过程中便于测量的物理参数,基于微积分的原理,通过对试样中心垂直加载方向上每一点拉应变的积分,可以得到该方向上总的变形量,进而推导出岩石拉伸模... 提出巴西圆盘劈裂试验中拉伸模量的解析算法。结合圆盘对心受力的理论弹性解和实际试验过程中便于测量的物理参数,基于微积分的原理,通过对试样中心垂直加载方向上每一点拉应变的积分,可以得到该方向上总的变形量,进而推导出岩石拉伸模量和总位移变形量之间的定量关系式。该关系式包含加载力、试样直径、试样厚度、岩石泊松比和试样中心垂直加载方向上总位移变形量5个物理量,其意义明确,运用简便,可为求解巴西劈裂试验拉伸模量提供一种新的方法。 展开更多
关键词 岩石力学 巴西圆盘劈裂试验 拉伸模量 拉伸试验 岩石材料
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巴西劈裂试验应力场解析解应力函数解法 被引量:12
5
作者 叶剑红 杨洋 +1 位作者 常中华 王亚峰 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2009年第4期528-532,共5页
巴西圆盘试验是国际岩石力学学会推荐的用于测量岩石抗拉强度的间接实验,其理论基础是圆盘在荷载作用下应力场的分布。本文以平面应力状态为基础,根据弹性理论中的Airy应力函数和线弹性叠加原理,采用与Н.И.Мусхелишьили... 巴西圆盘试验是国际岩石力学学会推荐的用于测量岩石抗拉强度的间接实验,其理论基础是圆盘在荷载作用下应力场的分布。本文以平面应力状态为基础,根据弹性理论中的Airy应力函数和线弹性叠加原理,采用与Н.И.Мусхелишьили所用的复变函数方法完全不同的方法,给出了巴西圆盘内部任意一点应力的直角坐标形式的解析表达式。将得到的应力场解析解和Н.И.Мусхелишьили采用复变函数方法给出的经典解对比发现,两者完全吻合一致,从而表明本文所采用的方法是合理正确的。 展开更多
关键词 巴西圆盘 巴西圆盘试验 劈裂试验 应力解析解 应力场
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基于统一强度理论的巴西圆盘劈裂强度分析 被引量:4
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作者 翟越 赵均海 +1 位作者 艾晓芹 邓子辰 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2015年第3期46-51,共6页
基于统一强度理论,构建了考虑2个较大主应力相互影响并适用于不同拉压比材料的巴西圆盘试验应力分析的统一劈裂破坏强度准则,通过参数变化得到常用的多种强度准则推导结果;为了验证理论公式,对C35商品混凝土试件进行了巴西圆盘劈裂试验... 基于统一强度理论,构建了考虑2个较大主应力相互影响并适用于不同拉压比材料的巴西圆盘试验应力分析的统一劈裂破坏强度准则,通过参数变化得到常用的多种强度准则推导结果;为了验证理论公式,对C35商品混凝土试件进行了巴西圆盘劈裂试验,在试验研究基础上对统一强度准则演化出的多种强度准则计算结果进行对比分析。结果表明:材料的拉压比和中间切应力及相应作用面上正应力组合的加权参数对材料劈裂抗拉强度影响很大,最大拉应变强度理论和最大拉应力强度理论计算得到的劈裂强度分别为上、下限值,其他强度理论得到的值在两者之间,从而验证了统一强度理论对巴西圆盘劈裂试验分析的可靠性和适用性。 展开更多
关键词 巴西圆盘试验 劈裂强度 统一强度理论 混凝土 强度准则 拉压比
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饱水煤样巴西劈裂强度和能量特征试验研究 被引量:7
7
作者 张辉 程利兴 +1 位作者 苏承东 刘少伟 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第12期5-10,共6页
针对赵固二矿二1煤层煤样在自然和饱水状态下进行巴西劈裂试验,分析了饱水对煤体劈裂强度和能量特征的影响。试验结果表明:加载过程采用载荷控制时峰值前拉应力与时间呈良好线性关系,达到峰值后应力瞬间跌落为零,表现出明显脆性破坏特征... 针对赵固二矿二1煤层煤样在自然和饱水状态下进行巴西劈裂试验,分析了饱水对煤体劈裂强度和能量特征的影响。试验结果表明:加载过程采用载荷控制时峰值前拉应力与时间呈良好线性关系,达到峰值后应力瞬间跌落为零,表现出明显脆性破坏特征;采用位移控制时峰值前拉应力与时间呈非线性关系,峰值后出现分次破坏特征,但两种控制方式在试验破坏前没有本质区别;并得出两种状态下煤样抗拉强度和峰值能率存在差异,自然状态下抗拉强度为1.52MPa,峰值能率为881J/m2,但饱水后,煤样抗拉强度平均软化系数为0.65,平均峰值能率降幅为36.0%;两种状态下煤样抗拉强度与峰值能率大致呈线性关系,表明煤样抗拉强度越高,需要更多能量才能使煤样劈裂破坏。 展开更多
关键词 饱水煤样 巴西圆盘劈裂试验 能量特征
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加载角度对弧形加载巴西劈裂试验影响的数值研究 被引量:1
8
作者 孙志伟 包春燕 蔡悦翔 《结构工程师》 2022年第1期39-46,共8页
巴西劈裂试验具有试件加工方便、试验易于实现等优点,是测试岩石抗拉强度的主要方法,但是相关规范没有对加载角度作出限定,导致试验的结果较为离散。为研究加载角度对巴西劈裂试验的影响,利用有限元软件ANSYS建立加载角度为0°的集... 巴西劈裂试验具有试件加工方便、试验易于实现等优点,是测试岩石抗拉强度的主要方法,但是相关规范没有对加载角度作出限定,导致试验的结果较为离散。为研究加载角度对巴西劈裂试验的影响,利用有限元软件ANSYS建立加载角度为0°的集中加载模型,计算得到的应力数值解与理论解误差较小,证明数值模拟的有效性;之后以集中加载模型为原型分别建立不同加载角度的弧形加载模型,分析加载角度对中轴线上应力分布和圆盘破坏模式的影响。结果表明:随着加载角度的增大,圆盘中心处的水平拉应力减小,压拉应力比增加速率加快,圆盘内的最大压拉应力比减小。推荐弧形加载巴西劈裂试验的加载角度范围为18.4°~27.8°,对应的抗拉强度修正系数范围为0.951~0.974。 展开更多
关键词 抗拉强度 巴西圆盘劈裂试验 弧形加载 加载角度 数值模拟
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混凝土动态劈裂试验中的惯性效应研究 被引量:2
9
作者 向达 王志华 王根伟 《太原理工大学学报》 CAS 北大核心 2017年第2期237-242,共6页
在商业有限元软件中采用应变率不敏感的材料本构模型对巴西圆盘动态劈裂试验进行了数值模拟,研究了不同厚径比以及平台巴西圆盘中平台角度对动态抗拉强度的影响。分析表明,动态劈裂试验中惯性效应对抗拉强度有比较大的影响,且惯性效应... 在商业有限元软件中采用应变率不敏感的材料本构模型对巴西圆盘动态劈裂试验进行了数值模拟,研究了不同厚径比以及平台巴西圆盘中平台角度对动态抗拉强度的影响。分析表明,动态劈裂试验中惯性效应对抗拉强度有比较大的影响,且惯性效应与试件尺寸、平台角度以及应变率有关。所得结果将为巴西圆盘动态劈裂试验设计提供参考,通过与试验数据的对比,可得到材料真实的应变率效应。 展开更多
关键词 惯性效应 动态抗拉强度 动态巴西圆盘试验 加载角
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利用测井资料预测岩石Ⅱ型断裂韧性的方法研究 被引量:24
10
作者 金衍 陈勉 +1 位作者 王怀英 阮洋 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第A02期3630-3635,共6页
根据直缝巴西圆盘(SNBD)试验获取应力强度因子的计算原理,设计组建一套岩石Ⅱ型断裂韧性测试系统,测定20块取自WG油田岩石试样的Ⅱ型断裂韧性。基于试验数据,分析Ⅱ型断裂韧性和围压、抗拉强度的关系,建立利用测井资料预测断裂韧性的模... 根据直缝巴西圆盘(SNBD)试验获取应力强度因子的计算原理,设计组建一套岩石Ⅱ型断裂韧性测试系统,测定20块取自WG油田岩石试样的Ⅱ型断裂韧性。基于试验数据,分析Ⅱ型断裂韧性和围压、抗拉强度的关系,建立利用测井资料预测断裂韧性的模型。利用H341井声波测井、密度测井和伽马测井资料预测水平地应力和抗拉强度,结合建立的断裂韧性模型成功预测Ⅱ型断裂韧性连续值,并在压裂实践中得到验证。该方法解决了现场压裂作业缺少断裂韧性全井筒连续数据的难题。 展开更多
关键词 岩石力学 Ⅱ型断裂韧性 直缝巴西圆盘试验 预测模型 石油测井 水力压裂
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基于多重判据的六苴矿区深部岩爆倾向性研究
11
作者 钱开龙 赵开伟 +2 位作者 李明洁 张浩 杨八九 《云南冶金》 2024年第5期28-35,共8页
以大姚六苴礅区矿山6个中段的3种岩性为研究对象,通过地应力测量、室内单轴抗压强度、巴西圆盘劈裂强度、弹性变形测量,结合E.Hoek判据、Russenes判据、徐林生判据、脆性判据对不同中段的岩爆倾向性进行分析。四种判据通过复合判据结合... 以大姚六苴礅区矿山6个中段的3种岩性为研究对象,通过地应力测量、室内单轴抗压强度、巴西圆盘劈裂强度、弹性变形测量,结合E.Hoek判据、Russenes判据、徐林生判据、脆性判据对不同中段的岩爆倾向性进行分析。四种判据通过复合判据结合进行研判。研究结果表明:670中段会发生轻微岩爆~中等岩爆,710、740、770均无岩爆,800的紫红色细粒砂岩及860的矿石会发生轻微岩爆。基于多重判据的六苴矿区岩爆倾向性分析为地下矿山的岩爆灾害预防提供了一定的参考价值。 展开更多
关键词 岩爆判据 岩爆倾向性分析 地应力 单轴抗压强度 巴西圆盘劈裂试验
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TATB基PBX的准静态拉压非线性本构模型及其应用(英文) 被引量:1
12
作者 唐维 袁洪魏 +2 位作者 温茂萍 赵龙 颜熹琳 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期701-707,共7页
高聚物粘结炸药(PBX)的应力应变曲线普遍存在非线性显著和对称性较差的特点,本构模型构建困难是炸药材料力学性能研究中的一个难题。以PBX‐901为研究对象,开展了不同温度下的单轴拉伸和单轴压缩试验,根据获得的S型应力应变曲线,基于Bol... 高聚物粘结炸药(PBX)的应力应变曲线普遍存在非线性显著和对称性较差的特点,本构模型构建困难是炸药材料力学性能研究中的一个难题。以PBX‐901为研究对象,开展了不同温度下的单轴拉伸和单轴压缩试验,根据获得的S型应力应变曲线,基于Boltzmann函数分别推导建立了一种四参数本构模型和一种双参数本构模型。结果表明:较之于四参数本构模型,双参数本构模型的参数确定不需要参数拟合,仅采用压缩强度和初始段弹性模量解析求解的方式获取即可,描述精度误差低于5%。最后采用ANSYS软件的二次开发模块,实现了双参数本构模型在巴西圆盘试验中的数值模拟应用,试验结果和数值模拟结果的对比分析显示二者的相对误差仅5.11%,表明所建立的双参数本构模型的描述精度满足工程需要。 展开更多
关键词 高聚物粘结炸药(PBX) 非线性本构模型 Boltzmann函数 S型应力应变曲线 巴西圆盘试验
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结构防护材料Al_(2)O_(3)/SiC陶瓷的动态拉伸力学性能
13
作者 陈金华 葛彦鑫 +1 位作者 陈敏 高玉波 《兵器装备工程学报》 CSCD 北大核心 2021年第7期280-284,共5页
设计巴西圆盘试验获得了Al_(2)O_(3)/SiC复合陶瓷动态拉伸力学性能参数值,采用扫描电子显微镜分析了微观断裂机理。试验结果表明,材料失效具有脆性典型特征,其动态抗拉强度随应变率的增加而增加。回收圆盘试样发现宏观破碎模式主要呈“... 设计巴西圆盘试验获得了Al_(2)O_(3)/SiC复合陶瓷动态拉伸力学性能参数值,采用扫描电子显微镜分析了微观断裂机理。试验结果表明,材料失效具有脆性典型特征,其动态抗拉强度随应变率的增加而增加。回收圆盘试样发现宏观破碎模式主要呈“川”字型,主裂纹沿加载路径方向。断面微观分析发现,材料除了存在具有锋锐边缘的沿晶断裂区域,还存在许多穿晶断裂区域以及晶粒边界微裂纹。断裂面存在单个晶粒扭曲和劈裂形成的细小碎片,且在平面外剪切应力作用下形成了台阶状和舌状的微观解理断裂区域。 展开更多
关键词 动态力学性能 Al_(2)O_(3)/SiC复合陶瓷 巴西圆盘试验 微观断裂模式 结构防护
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煤岩体拉伸失稳破坏电荷感应规律研究 被引量:31
14
作者 潘一山 罗浩 +2 位作者 唐治 李忠华 赵扬锋 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期1297-1303,共7页
为研究不同类型煤岩试样拉伸破坏过程自由电荷运移规律,以巴西圆盘劈裂试验为基础建立煤岩拉伸失稳破坏全程电荷监测系统。试验中分别对砂岩、泥岩及煤体拉伸失稳动态破坏过程进行实时电荷监测,得到煤岩体拉伸破坏过程中的力学特征和自... 为研究不同类型煤岩试样拉伸破坏过程自由电荷运移规律,以巴西圆盘劈裂试验为基础建立煤岩拉伸失稳破坏全程电荷监测系统。试验中分别对砂岩、泥岩及煤体拉伸失稳动态破坏过程进行实时电荷监测,得到煤岩体拉伸破坏过程中的力学特征和自由电荷运移规律。研究结果表明:煤岩体拉伸过程中有自由电荷产生,电荷信号异常区域对应于煤岩劈裂试验中应力突变阶段,煤体拉伸破坏所产生的自由电荷相对于砂岩、泥岩更为丰富,煤体断裂后的残余强度依旧使得电荷信号有较大波动,而砂岩、泥岩试样断裂后的残余强度却使得电荷信号波动较小。煤岩体拉伸与压缩破坏电荷感应规律不同,拉伸失稳破坏过程中拉应力造成裂纹扩展进而导致损伤局部化是电荷信号异常的重要原因之一。 展开更多
关键词 岩石力学 煤岩体 自由电荷 拉伸失稳 裂纹扩展 损伤局部化 巴西圆盘劈裂试验
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超细晶WC-Co硬质合金抗拉强度有限元计算方法研究 被引量:4
15
作者 肖杰 张贞贞 +2 位作者 张瑞勇 沈伟 任卫 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期241-245,共5页
基于超细晶WC-Co硬质合金真实金相图片,开展有限元模拟拉伸断裂试验,模拟了硬质合金拉伸断裂的具体过程,并利用LS-DYNA有限元方法预测了超细晶WC-Co硬质合金的抗拉强度。根据数值模拟结果,WC-Co硬质合金抗拉强度为132 MPa。将超细晶WC-C... 基于超细晶WC-Co硬质合金真实金相图片,开展有限元模拟拉伸断裂试验,模拟了硬质合金拉伸断裂的具体过程,并利用LS-DYNA有限元方法预测了超细晶WC-Co硬质合金的抗拉强度。根据数值模拟结果,WC-Co硬质合金抗拉强度为132 MPa。将超细晶WC-Co硬质合金加工成中间钻孔的圆盘,通过改进的巴西劈裂试验,间接测量出超细晶WC-Co硬质合金的最大抗拉强度为114.5 MPa。将数值模拟结果与试验结果进行比较,误差约为15%。数值模拟结果与试验结果比较接近,说明基于超细晶真实金相图片的有限元裂纹扩展模拟能较为准确地再现硬质合金断裂失效的过程,预测材料的力学性能,为分析硬质合金的断裂失效提供依据。 展开更多
关键词 超细晶WC-Co硬质合金 有限元模拟 抗拉强度 中间钻孔巴西圆盘劈裂试验
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岩石类材料拉伸弹性模量测量方法的对比研究 被引量:4
16
作者 张燕 于大伟 叶剑红 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期2295-2303,共9页
研究表明岩石材料在拉应力、压应力条件下具有不同的力学行为,因此,岩石材料存在两种弹性模量,分别为拉伸弹性模量和压缩弹性模量。为了甄别出直梁弯折试验和巴西劈裂试验哪一种更加适合测试岩石材料的拉伸弹性模量,以大理岩、花岗岩和... 研究表明岩石材料在拉应力、压应力条件下具有不同的力学行为,因此,岩石材料存在两种弹性模量,分别为拉伸弹性模量和压缩弹性模量。为了甄别出直梁弯折试验和巴西劈裂试验哪一种更加适合测试岩石材料的拉伸弹性模量,以大理岩、花岗岩和砂岩为典型的岩石类型,开展了一系列的单轴压缩、直接拉伸、三点弯折和巴西劈裂试验,测试了岩石材料的拉伸弹性模量;并对测试结果的可靠性、准确性开展了系统的对比研究。最终发现,巴西劈裂试验因为较好的测量精度、制样简便、试验操作简单等因素,可以成为测量岩石材料拉伸弹性模量的推荐方法。 展开更多
关键词 拉伸弹性模量 直接拉伸试验 岩石弹性模量 三点弯折试验 巴西圆盘劈裂试验
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基于P-CCNBD试样的岩石动态断裂韧度测试方法 被引量:10
17
作者 苟小平 杨井瑞 王启智 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期2449-2459,2467,共12页
预裂的人字形切槽巴西圆盘(Pre-cracked chevron notched Brazilian disc,简称P-CCNBD)是将人字形切槽巴西圆盘(cracked chevron notched Brazilian disc,简称CCNBD)的切槽尖端再稍加切削制成直裂纹前沿的试样。利用霍普金森压杆对P-CC... 预裂的人字形切槽巴西圆盘(Pre-cracked chevron notched Brazilian disc,简称P-CCNBD)是将人字形切槽巴西圆盘(cracked chevron notched Brazilian disc,简称CCNBD)的切槽尖端再稍加切削制成直裂纹前沿的试样。利用霍普金森压杆对P-CCNBD砂岩试样进行径向冲击,完成I型动态断裂试验后再做数值分析得到岩石的动态断裂韧度。为了验证数值模拟的可靠性,先进行了无限平面中一条有限尺寸裂纹表面受冲击拉伸作用的动态有限元分析,结果表明,数值模拟的结果与Shi得到的结果非常吻合。将试验-数值法和他人的准静态法分别确定的砂岩的动态起裂韧度进行对比,两种方法得到的结果有一定的差异。采用试验-数值法,将比较成熟的直裂纹巴西圆盘(cracked straight-through Brazilian disc,简称CSTBD)和P-CCNBD两种试样测得的结果进行对比,两者吻合较好。得到的动态起裂韧度都有随着加载率的增加而增大的加载率效应。分析了准静态法的缺陷,认为试验-数值法得到的结果更为合理。 展开更多
关键词 岩石动态断裂韧度 动态应力强度因子 预裂的人字形切槽巴西圆盘(P—CCNBD)试验一数值法 准静态法
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深部灰岩劈裂破坏的声发射损伤表征 被引量:2
18
作者 常新科 吴顺川 +3 位作者 程海勇 王勇兵 夏志远 汪小东 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第31期13525-13532,共8页
深入研究深部岩石的损伤破裂信息对于岩体稳定性监测和预警具有重要的指导意义。通过进行深部灰岩巴西圆盘劈裂声发射试验,分析了声发射实测全波形的演化特征,并在信号频域内提取了波形主频,以及在时域内计算了波形特征参数RA-AF值。研... 深入研究深部岩石的损伤破裂信息对于岩体稳定性监测和预警具有重要的指导意义。通过进行深部灰岩巴西圆盘劈裂声发射试验,分析了声发射实测全波形的演化特征,并在信号频域内提取了波形主频,以及在时域内计算了波形特征参数RA-AF值。研究结果表明,利用声发射实测全波形可以将岩石损伤过程划分为微损伤萌生阶段、裂纹扩展阶段和结构破坏阶段。低幅值波形主要表现为连续型特征,高幅值波形则主要表现为突发型特征。声发射频谱结构与岩石的损伤量和损伤程度密切相关,主频的聚类分布特征与岩石的微观和宏观破坏相对应。基于声发射主频的RA-AF分界线有助于促进声发射信号在表征岩石破裂模式方面从定性分析向定量分析的转变。 展开更多
关键词 深部灰岩 巴西圆盘劈裂试验 声发射 主频 RA-AF分布
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Brazilian disc test study on tensile strength-weakening effect of high pre-loaded red sandstone under dynamic disturbance 被引量:20
19
作者 GONG Feng-qiang WU Wu-xing ZHANG Le 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第10期2899-2913,共15页
Tensile failure(spalling or slabbing)often occurs on the sidewall of deep tunnel,which is closely related to the coupled stress state of deep rock mass under high pre-static load and dynamic disturbance.To reveal the ... Tensile failure(spalling or slabbing)often occurs on the sidewall of deep tunnel,which is closely related to the coupled stress state of deep rock mass under high pre-static load and dynamic disturbance.To reveal the mechanism of rock tensile failure caused by this coupled stress mode,the Brazilian disc tests were carried on red sandstone under high pre-static load induced by dynamic disturbance.Based on the pure static tensile fracture load of red sandstone specimen,two static load levels(80%and 90%of the pure static tensile fracture load)were selected as the initial high pre-static loading state,and then the dynamic disturbance load was applied until the rock specimen was destroyed.The dynamic disturbance loading mode adopted a sinusoidal wave(sine-wave)load,and the loading wave amplitude was 20%and 10%of the pure static tensile fracture load,respectively.The dynamic disturbance frequencies were set to 1,10,20,30,40,and 50 Hz.The results show that the tensile failure strength and peak displacement of red sandstone specimens under coupled load actions are lower than those under pure static tensile load,and both parameters decrease significantly with the increase of dynamic disturbance frequency.With the increase of dynamic disturbance frequency,the decrease range of tensile strength of red sandstone increased from 3.3%to 9.4%when the pre-static load level is 80%.While when the pre-static load level is 90%,the decrease range will increase from 7.4%to 11.6%.This weakening effect of tensile strength shows that the deep surrounding rock is more likely to fail under the coupled load actions of pre-static load and dynamic disturbance.In this tensile failure mechanism of the deep surrounding rock,the stress environment of deep sidewall rock determines that the failure mode of rock is a tensile failure,the pre-static load level dominates the tensile failure strength of surrounding rock,and dynamic disturbance promotes the strength-weakening effect and affects the weakening range. 展开更多
关键词 SPALLING deep surrounding rock strength-weakening effect pre-static load dynamic disturbance tensile failure Brazilian disc test
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层状岩体损伤破坏特征数值模拟
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作者 白琦 代恒军 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2022年第2期129-134,140,共7页
为更深入了解层状岩体的力学特性,首先基于细观损伤力学理论,运用体积平均化的方法,推导了微裂纹对岩体弹性柔度矩阵的贡献;然后基于不可逆热力学框架,导出了损伤矢量的损伤破坏方程;最后建立了层状岩体的损伤破坏本构模型,并通过数值... 为更深入了解层状岩体的力学特性,首先基于细观损伤力学理论,运用体积平均化的方法,推导了微裂纹对岩体弹性柔度矩阵的贡献;然后基于不可逆热力学框架,导出了损伤矢量的损伤破坏方程;最后建立了层状岩体的损伤破坏本构模型,并通过数值计算模拟了层状岩体的损伤破坏特征,与室内试验结果吻合较好。巴西圆盘劈裂数值试验研究表明:岩体试样的破裂面均从加载点起裂;层理倾角0°、90°时,破裂面为通过加载中心和试样中心的近似平面,层理倾角为其他角度时,破裂面为偏离了加载中心的曲面。与室内试验结果对比可知,本文二次开发的本构模型能够较好地预测层状岩体渐进破坏的各向异性。 展开更多
关键词 微裂纹 损伤破坏 本构模型 层状岩体 巴西圆盘劈裂试验
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