岩石断裂韧度试样CCNBD临界应力强度因子的全新数值标定 被引量：11

1

作者 樊鸿 张盛 +1 位作者 苟小平 王启智 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第4期416-422,455,共7页

国际岩石力学学会(ISRM)提出的用人字型切槽巴西圆盘(Cracked Chevron Notched Brazilian Disc—CCNBD)测试岩石I型断裂韧度所必需的量纲为一的临界应力强度因子Y*min的精度需要进一步改进。本文对CCNBD试样的Y*min进行了系统的重新标定... 国际岩石力学学会(ISRM)提出的用人字型切槽巴西圆盘(Cracked Chevron Notched Brazilian Disc—CCNBD)测试岩石I型断裂韧度所必需的量纲为一的临界应力强度因子Y*min的精度需要进一步改进。本文对CCNBD试样的Y*min进行了系统的重新标定,CCNBD的几何参数有效范围为0.44≤αB≤1.04、0≤α0≤0.69、0.4≤α1≤0.8。采用有限单元法对CCNBD做三维数值分析,得到了435种CCNBD试样的Y*min值标定结果;在此基础上全面修正了CCNBD试样Y*min计算公式中u和v的取值表;给出了不用查表直接确定CCNBD试样Y*min值的近似表达式,该表达式计算结果与标定结果的相对误差绝对值在1.87%以内。对于ISRM建议的CCNBD标准试样的Y*min值:ISRM标定值0.84比本文结果0.957小12.2%;分片合成法标定值0.947比本文结果小1.0%;子模型法标定值0.943比本文结果小1.5%。本文特别强调了任何CCNBD试样Y*min的取值必须在它对应的上限和下限所限定的范围内,这一要求对判断Y*min标定值是否合理是很重要的。 展开更多

关键词 人字型切槽巴西圆盘(ccnbd) 量纲为一的临界应力强度因子 I型断裂韧度 有限元法 宽范围标定

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CCNBD断裂韧度试样的SIF新公式和在尺度律分析中的应用 被引量：12

2

作者 吴礼舟 贾学明 王启智 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期233-237,共5页

根据国际岩石力学学会于1995年推荐的一种测试岩石断裂韧度的新型试样-人字形切槽巴西圆盘试样,对其断裂韧度计算公式中的关键参数即无量纲应力强度因子(SIF)提出了一个改进的计算公式。采用分片合成方法结合有限元法对CCNBD试样的应力... 根据国际岩石力学学会于1995年推荐的一种测试岩石断裂韧度的新型试样-人字形切槽巴西圆盘试样,对其断裂韧度计算公式中的关键参数即无量纲应力强度因子(SIF)提出了一个改进的计算公式。采用分片合成方法结合有限元法对CCNBD试样的应力强度因子进行了宽范围标定,结果以表格的形式给出;并采用数据线性回归的方法,将标定结果以一个指数函数的形式给出。结果表明,与标定值相比,无量纲应力强度因子新公式的误差较小,并且囊括了CCNBD试样的较宽范围的尺寸,且查表使用方便,也为理论分析提供了条件。在此基础上,对岩石断裂韧度测试的尺度律进行了更进一步的探索,结果表明,利用新公式进行的尺度律分析是有效的。 展开更多

关键词 岩石断裂韧度 人字形切槽巴西圆盘试样(ccnbd) 应力强度因子新公式 尺度律

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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

3

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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有限宽切槽对CCNBD断裂试样应力强度因子的影响 被引量：9

4

作者 戴峰 王启智 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第3期427-431,共5页

国际岩石力学学会(ISRM)在1995年提出一种新型的岩石断裂韧度试样——人字形切槽巴西圆盘试样(cracked chevron notched Brazilian disc——CCNBD),对该试样的一个重要力学参数即最小无量纲应力强度因子的标定,以前的分析和计算都没有... 国际岩石力学学会(ISRM)在1995年提出一种新型的岩石断裂韧度试样——人字形切槽巴西圆盘试样(cracked chevron notched Brazilian disc——CCNBD),对该试样的一个重要力学参数即最小无量纲应力强度因子的标定,以前的分析和计算都没有考虑切槽宽度的影响。然而试样切槽的宽度受切割刀具厚度所限,不能为零。当试样较小时,切槽宽度则相对较大。通过三维边界元计算分析表明,切槽宽度越大,无量纲应力强度因子的标定值就越大;对于ISRM推荐的CCNBD标准试样,得出其最小无量纲因子值为0.954,这比ISRM给出对应值0.84要大13.6 %。同时,小裂纹应力强度因子曲线的变化趋势也发生了质的变化,这可能会导致实验的失败。推荐最小无量纲应力强度因子的标定采用考虑切槽的三维分析。 展开更多

关键词 人字形切槽巴西圆盘(ccnbd) 无量纲应力强度因子 断裂韧度 切槽宽度 FRANC3D

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断裂韧度试样CCNBD宽范围应力强度因子标定 被引量：17

5

作者 贾学明 王启智 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第6期907-912,共6页

国际岩石力学学会(ISRM)在1995年提出了一种新型岩石断裂韧度试样——人字形切槽巴西圆盘试样CCNBD,但是,其断裂韧度计算公式中的重要参数(即无量纲应力强度因子的标定)仍存在问题。采用一种新的分片合成方法并结合有限元法,参照ISRM给... 国际岩石力学学会(ISRM)在1995年提出了一种新型岩石断裂韧度试样——人字形切槽巴西圆盘试样CCNBD,但是,其断裂韧度计算公式中的重要参数(即无量纲应力强度因子的标定)仍存在问题。采用一种新的分片合成方法并结合有限元法,参照ISRM给出的CCNBD试样的尺寸限制,对该范围试样的应力强度因子进行了宽范围的标定,以便在试验中能因地制宜地选用不同几何参数的CCNBD试样。结果表明:分片合成方法的计算值有很高的精度,不但减少了工作量,也使标定的无量纲应力强度因子比现有文献值更加准确、可靠。 展开更多

关键词 人字形切槽巴西圆盘 ccnbd 无量纲应力强度因子 断裂韧度 分片合成法 宽范围标定 岩石力学

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CCNBD试样测试页岩I型断裂韧性 被引量：6

6

作者 梁利喜 何顺平 张安东 《西部探矿工程》 CAS 2016年第11期41-43,46,共4页

断裂韧性对页岩压裂作业及裂缝形态有很大的影响。采用1995年ISRM推荐的人字形切槽巴西圆盘（CCNBD）试件对龙马溪组和五峰组页岩进行I型断裂韧性测试，得出其断裂韧性值在0．8-1．2之间，通过岩芯照片结合实验数据分析其破坏断裂机制... 断裂韧性对页岩压裂作业及裂缝形态有很大的影响。采用1995年ISRM推荐的人字形切槽巴西圆盘（CCNBD）试件对龙马溪组和五峰组页岩进行I型断裂韧性测试，得出其断裂韧性值在0．8-1．2之间，通过岩芯照片结合实验数据分析其破坏断裂机制。并对两层组页岩进行了X射线衍射全岩分析，分析了页岩组分与断裂韧性间关系。对比了龙马溪组两种不同尺寸岩样的断裂韧性，分析其尺寸效应。 展开更多

关键词 页岩 断裂韧性 尺寸效应 人字形切槽巴西圆盘(ccnbd)

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用P-CCNBD试样测定岩石动态扩展韧度和观察动态止裂现象 被引量：5

7

作者 张盛 鲁义强 王启智 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期3095-3105,共11页

关于动态断裂的全过程,包括动态起裂、扩展和止裂的报道在科学文献中受到日益增长的关注。研究岩石的动态扩展和动态止裂,用分离式霍普金森压杆径向冲击大直径(φ160 mm)的预裂人字形切槽巴西圆盘(pre-cracked chevron notched Brazilia... 关于动态断裂的全过程,包括动态起裂、扩展和止裂的报道在科学文献中受到日益增长的关注。研究岩石的动态扩展和动态止裂,用分离式霍普金森压杆径向冲击大直径(φ160 mm)的预裂人字形切槽巴西圆盘(pre-cracked chevron notched Brazilian disc——P-CCNBD)试样的试验,测定了大理岩的I型动态扩展韧度,而不仅是动态起裂韧度。确定的方法是试验―数值―解析法,而不是通常的准静态法,因为,大尺寸试样在动态试验中不满足应力平衡条件。裂尖起裂时刻和裂纹扩展速度采用应变片和裂纹扩展计监测;将有关试验数据,包括霍普金森压杆施加在试样上的的动态荷载输入有限元程序,对P-CCNBD进行三维动态数值模拟,再结合普适函数的半解析修正,得到动态应力强度因子的时间历程。结果表明,P-CCNBD大理岩试样的动态起裂韧度随加载率的增大而增大,试样的动态扩展韧度略低于动态起裂韧度,且扩展韧度随裂纹扩展速度的加快而增大。此外,对裂纹扩展速度振荡和扩展路径曲折现象进行了分析,讨论了P-CCNBD试样实现动态止裂的可能性。 展开更多

关键词 预裂人字形切槽巴西圆盘 动态扩展韧度 动态止裂

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混凝土CCNBD型圆盘试件混合型断裂参数数值模拟研究 被引量：2

8

作者 邱强安 《公路工程》 北大核心 2017年第4期290-293,共4页

提出了一种将交互积分法与扩展有限元法相结合的统一方法,用来评估混凝土中心裂隙圆盘(CCNBD)型试件的混合应力强度因子(SIF)和T应力。为了预测裂纹起始角和断裂阻力以及更好的应用广义最大切向应力(GMTS)标准,对CCNBD型试件的不同预制... 提出了一种将交互积分法与扩展有限元法相结合的统一方法,用来评估混凝土中心裂隙圆盘(CCNBD)型试件的混合应力强度因子(SIF)和T应力。为了预测裂纹起始角和断裂阻力以及更好的应用广义最大切向应力(GMTS)标准,对CCNBD型试件的不同预制裂缝角度的无量纲应力强度因子和无量纲T应力因子进行了计算,结果表明所提出的方法与FEOD法非常相一致。 展开更多

关键词 ccnbd 应力强度因子 T应力

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V形切槽巴西圆盘法测定岩石断裂韧度K_(IC)的实验研究 被引量：19

9

作者 崔振东 刘大安 +2 位作者 安光明 周苗 李志清 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期2743-2748,共6页

采用国际岩石力学学会岩石断裂韧度建议测试方法(ISRM)[1]提出的V形切槽巴西圆盘试样(CCNBD),测试了一种泥质砂岩的I型断裂韧度值,给出了一套试样切割制备方案,从试验现象角度分析了该泥质砂岩的断裂力学特性,讨论了该试样类型的有效尺... 采用国际岩石力学学会岩石断裂韧度建议测试方法(ISRM)[1]提出的V形切槽巴西圆盘试样(CCNBD),测试了一种泥质砂岩的I型断裂韧度值,给出了一套试样切割制备方案,从试验现象角度分析了该泥质砂岩的断裂力学特性,讨论了该试样类型的有效尺寸和断裂机制,并指出了该方法的特点和优劣性,得出如下结论:(1)该类岩石试样测得的I型断裂韧度值对CCNBD试样直径尺寸变化具有较大的敏感性,并且直径大于ISRM建议方法中最小有效直径(75mm)的试样测试结果更为稳定;(2)CCNBD试样断裂机制表现为以拉张应力(间接拉伸)作用为主,兼有一定的韧带面内剪切作用的应力状态下I型裂纹扩展模式;(3)V形切槽巴西圆盘方法具有试样加工工艺简单、能承受较大临界载荷、测试的I型断裂韧度值较稳定等优点,但其没有考虑断裂过程区(FPZ)的非线性问题,建议对该方法进行非线性修正图解方案研究,以达到更准确测定岩石断裂韧度的目的。 展开更多

关键词 岩石断裂韧度 V形切槽巴西圆盘(ccnbd) 裂纹扩展 断裂机制

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赋存深度对岩石动态断裂韧性的影响 被引量：7

10

作者 满轲 《金属矿山》 CAS 北大核心 2011年第3期19-21,共3页

按照国际岩石力学学会试验规范,对不同赋存深度的玄武岩岩样进行了动态断裂韧性测试。得到了动态断裂韧性随着赋存深度的增大而增大的规律;分析了影响动态断裂韧性的原因,探讨了由于岩石的强度不同,从而导致不同深度下岩石的动态断裂韧... 按照国际岩石力学学会试验规范,对不同赋存深度的玄武岩岩样进行了动态断裂韧性测试。得到了动态断裂韧性随着赋存深度的增大而增大的规律;分析了影响动态断裂韧性的原因,探讨了由于岩石的强度不同,从而导致不同深度下岩石的动态断裂韧性不同。 展开更多

关键词 动态断裂韧性 深度 强度 ccnbd SHPB

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人字形切槽巴西圆盘岩石试样复合型断裂渐进过程数值模拟研究 被引量：8

11

作者 许媛 戴峰 +1 位作者 徐奴文 魏明东 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期2189-2197,共9页

人字形切槽巴西圆盘(CCNBD)岩石试样由于诸多优点,被国际岩石力学学会确定为岩石I型断裂韧度测试建议方法,并被众多学者应用于复合型(包括纯Ⅱ型)断裂试验研究。然而,CCNBD在复合型荷载下的渐进断裂机理尚未完全获悉,复合型断裂韧度测... 人字形切槽巴西圆盘(CCNBD)岩石试样由于诸多优点,被国际岩石力学学会确定为岩石I型断裂韧度测试建议方法,并被众多学者应用于复合型(包括纯Ⅱ型)断裂试验研究。然而,CCNBD在复合型荷载下的渐进断裂机理尚未完全获悉,复合型断裂韧度测试基于的穿透直裂纹扩展假设并未严格评估,用于复合型断裂研究的合理性还未得到有效验证。采用细观损伤力学软件首次模拟得到CCNBD在复合型荷载下的渐进破坏过程。结果显示:裂纹不仅萌生于人字形韧带尖端,且易产生于切槽边缘,造成真实裂纹前缘为曲线形,与人字形切槽试样断裂韧度测试所基于的穿透直裂纹假设不符;裂纹并非沿着预制人字形韧带平面扩展到其根部,切槽边缘的破裂方向均朝向加载端,形成扭曲的三维翼形裂纹。数值模拟结果同物理实验对比,十分吻合。CCNBD的裂纹形态和渐进扩展规律不符合当前普遍采用的复合型测试原理,因此采用CCNBD试样进行岩石复合型(包括纯Ⅱ型)断裂韧度测试值得商榷。 展开更多

关键词 渐进断裂 人字形切槽巴西圆盘 复合型 翼型裂纹 声发射

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神经网络在研究岩石断裂韧度尺寸效应的应用 被引量：3

12

作者 张盛 王启智 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期37-41,共5页

介绍了人工神经网络在预测人字形切槽巴西圆盘试样(CCNBD)断裂韧度时的应用,通过分析表明,神经网络得到的断裂韧度预测值比CCNBD尺度律公式得到的值更加接近实验值,神经网络直接基于实验数据进行训练,不需要作任何假设,对于构形比较复杂... 介绍了人工神经网络在预测人字形切槽巴西圆盘试样(CCNBD)断裂韧度时的应用,通过分析表明,神经网络得到的断裂韧度预测值比CCNBD尺度律公式得到的值更加接近实验值,神经网络直接基于实验数据进行训练,不需要作任何假设,对于构形比较复杂,试样制备时难以满足完全几何相似的CCNBD试样,研究其尺寸效应是比较有利的。 展开更多

关键词 人工神经网络 岩石断裂韧度 人字形切槽巴西圆盘试样

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复合应力状态下砂岩损伤演化与裂纹扩展特征试验研究 被引量：4

13

作者 吕艳伟 孙传平 沈宝堂 《山东科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2020年第1期37-45,共9页

为从细观尺度上研究复合应力状态下岩石中裂纹的扩展,采用数字图像相关技术,对砂岩人字形切槽巴西圆盘试件展开试验研究。基于试验中获取的试件在加载全程中的裂缝开口位移、全场域的应变场和位移场的分布和演变规律,对岩石的损伤演化... 为从细观尺度上研究复合应力状态下岩石中裂纹的扩展,采用数字图像相关技术,对砂岩人字形切槽巴西圆盘试件展开试验研究。基于试验中获取的试件在加载全程中的裂缝开口位移、全场域的应变场和位移场的分布和演变规律,对岩石的损伤演化及裂纹扩展机制和特征进行分析。结果表明:复合应力状态下岩石的损伤演化具有明显的阶段性;主要断裂形态为翼裂纹和次生裂纹,均为拉剪复合型裂纹;翼裂纹起裂位置随加载角度增大向试件中心靠近,沿曲线路径向加载点扩展,扩展中主导机制为拉伸;次生裂纹从柱面边缘起裂,以较平直路径向切缝尖端或切缝上某处扩展,扩展过程快速而不稳定,拉伸与剪切在其扩展机制中所占比重随加载角度变化。 展开更多

关键词 人字形切槽巴西圆盘 数字图像 复合应力状态 损伤演化 裂纹扩展 砂岩

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地下洞室脆性岩石断裂韧度巴西圆盘力学试验研究

14

作者 王耘梓 孙宁 +3 位作者 王龙 刘渊泽 余政兴 徐卫亚 《三峡大学学报(自然科学版)》 2025年第3期14-19,共6页

采用V形切槽巴西圆盘(cracked chevron notched brazilian disc, CCNBD)方法对大型水电站地下洞室花岗岩进行了劈裂加载试验,旨在研究不同含水率状态下岩石的断裂力学行为、断裂机制和裂纹扩展特征.试验结果表明,饱和状态下的花岗岩峰... 采用V形切槽巴西圆盘(cracked chevron notched brazilian disc, CCNBD)方法对大型水电站地下洞室花岗岩进行了劈裂加载试验,旨在研究不同含水率状态下岩石的断裂力学行为、断裂机制和裂纹扩展特征.试验结果表明,饱和状态下的花岗岩峰值荷载较干燥状态下的平均峰值荷载降低15.5%,平均峰值位移降低17.6%;在饱和状态下,花岗岩试样断裂韧度较干燥状态降低15.5%.裂纹起裂后,裂纹在韧带区迅速扩展,表现出以拉张应力为主的I型裂纹扩展模式.水的存在显著劣化了岩石试样的断裂韧度和降低吸收应变能的能力,含水状态下的围岩更易发生断裂破坏.研究结果为分析水电站地下洞室工程中的力学行为提供理论基础,并为大型地下洞室稳定性力学分析应用提供了技术支撑. 展开更多

关键词 地下洞室 脆性岩石 花岗岩 V形切槽巴西圆盘 断裂韧度 断裂机制

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