大理岩动态劈裂拉伸的SHPB实验研究

《大理岩动态劈裂拉伸的SHPB实验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、!第!"卷!第#期爆炸与冲击$%&’!"!(%’#!!!))"年#月*+,-./0.(1(2/3.4561$*/789’!!))"!文章编号!#))#:#;<<"!))"#)#:))#!:)=大理岩动态劈裂拉伸的!"#$实验研究"李!伟!谢和平!王启智"四川大学土木工程与应用力学系!四川成都"#))"<#!!摘要!利用直径#))>>的3%?@A9B%9压杆和薄圆形铝片作为波形整形器!用不同弹速径向冲击平台巴西圆盘试样以研究大理岩的动态拉伸强度$分析了试样的应变率%破坏时间%破坏模式!以及破坏过程中的载荷:应变关系!得到了关于大理岩在高应变率下拉伸强度及弹性模量的一些结

2、论$考虑了试样的尺寸大小及两个平台附近应力的时间不均匀性与空间不均匀性对实验结果的影响$同时!利用有限元法对平台巴西圆盘试样的动态应力分布进行了数值模拟!验证了动态劈裂拉伸实验的有效性$!!关键词!固体力学&动态拉伸强度&分离式3%?@A9B%9压杆&大理岩&动态弹性模量&动态劈裂拉伸&平台巴西圆盘!!中图分类号!.C;D&EF;C

3、震等实际工程问题!其破坏往往与一定的加载率有关!因此对岩石材料在高应变率下拉伸性能的研究就显得更为重要$鉴于岩石直接拉伸实验比较困难!一般采用间接拉伸测量其拉伸强度!其中巴西试验"GH8IA&:A89JKBJ#!即劈裂拉伸!是一种比较理想的方法$国际岩石力学学会"0/LM#于#=DN年颁布了用巴西圆’!(盘试样测量岩石拉伸强度的试验规范$但由于试样加工精度的限制!试验机压板和圆盘试样之间不容易保持完全线接触!并且载荷的应力集中会造成圆盘接触部位的首先破坏$为使巴西试验简单易行’C(并避免在加载过程中出现施力点先破坏的不合理模式!王启智等对巴西圆盘进行了改进!在圆盘上加

4、工两个互相平行的平面作为加载面!试样变成平台巴西圆盘$高应变率下岩石材料动态力学性质的研究应该考虑应力波传播的影响$对动态劈裂拉伸实验完整的评价至少应考虑三个关键问题)弹性行为的假设!随时间变化试样内应力分布的情况!以及破坏模式’;($一般凿岩和爆破工程中岩石的应变率为#)!#)CO#!目前对这一区域的岩石力学性能动态测试B’

5、强度及动态弹性模量的一些规律!并讨论试样尺寸及应变率对于结果的影响$&!试验设备与方法!!实验利用/3,G对平台巴西圆盘试样进行径向冲击!如图#所示$试样和加载条件如图!所示!平台上的面载荷可以有效地改善施力部位处的应力集中程度!并可选择合理的平台中心角来保证试样在中心起裂$利用有限元分析静态加载时平台角!!P!)Q的试样加载直径上的应力!如图C所示!可以看出试样直径上约N)R范围内的拉应力基本一样$"收稿日期!!));:#!:!<&修回日期!!))<:)C:!N!!!基金项目!国家自然科学基金面上项目";)#D!)=;#&国家自然科学基金重大项目"<);=)!D!#

6、万方数据!!!作者简介!李!伟"#=N#*!#!男!硕士$!第!期!!!!!!!!!!李!伟等’大理岩动态劈裂拉伸的"#$%实验研究!>图!"#$%及平台巴西圆盘试样&’()!"*+’,#-*.’/0-/*12003124515/6,728+5,,2/26%159’+’5/6’0:0*2:’;2/图<平台巴西圆盘对径压缩图>平台圆盘加载直径上的应力分布!静态加载"&’()<=’5;2,15+:-;*1200’-/-/,728+5,,2/26%159’+’5/6’0:&’()>=’0,1’43,’-/-80,1200-/,72+-56’/(6’5;2,21-8,728+

7、5,,2/26%159’+’5/6’0:!0,5,’:+-56’/("!!岩石一般属于脆性材料#其内部存在着许多微裂纹$在外力作用下#这些微裂纹会改变材料内部的应力状态#并且产生裂纹的扩展#连接#贯通并最终导致破坏$文献%?&中使用@1’88’,7强度理论进行分析#考虑了材料试验机平板与试样平台的接触条件#得到了平台角#弹性模量为>$试