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采用压缩单裂纹圆孔板确定岩石动态起裂、扩展和止裂韧度 被引量:19
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作者 张财贵 曹富 +3 位作者 李炼 周妍 黄润秋 王启智 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第3期624-635,共12页
爆炸、冲击、地震等人为或自然灾害不可避免,经常造成大量土木工程设施的破坏,因此岩石在动态载荷作用下的行为受到特别关注.岩石动态断裂韧度是评价岩石抵抗裂纹动态起裂、扩展和止裂性能的材料参数,开展岩石动态断裂韧度测试方法的研... 爆炸、冲击、地震等人为或自然灾害不可避免,经常造成大量土木工程设施的破坏,因此岩石在动态载荷作用下的行为受到特别关注.岩石动态断裂韧度是评价岩石抵抗裂纹动态起裂、扩展和止裂性能的材料参数,开展岩石动态断裂韧度测试方法的研究对相关理论基础和实验技术的要求较高.岩石动态断裂韧度分为动态起裂、动态扩展、动态止裂三种,虽然关于动态起裂和动态扩展的研究已有一些成果,对岩石动态止裂的研究仍是一个难题,至今几乎无人问津.研究表明,在分离式霍普金森压杆撞击压缩单裂纹圆孔板岩石试样的I型动态断裂试验中,动态起裂、扩展、止裂的全过程可以由黏贴在压缩单裂纹圆孔板试样上的裂纹扩展计监测,岩石的动态起裂、扩展、止裂韧度可以用实验-数值-解析法确定.特别值得一提的是首次测出了岩石的动态止裂韧度.裂纹扩展计信号还显示,压缩单裂纹圆孔板在止裂后,停止的裂纹还会再次动态起裂、扩展并超出裂纹扩展计的检测范围.从能量的角度分析了动态止裂的过程,指出测试动态止裂韧度时要注意的一些问题.结果显示,岩石动态起裂韧度和动态扩展韧度分别随动态加载率和裂纹扩展速度的增大而增大,岩石动态起裂韧度略大于动态止裂韧度. 展开更多
关键词 压缩单裂纹圆孔板 动态起裂韧度 动态扩展韧度 动态止裂韧度 裂纹扩展计 实验-数值-解析法
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用CSTBD试样确定砂岩的动态起裂和扩展韧度 被引量:15
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作者 杨井瑞 张财贵 +1 位作者 周妍 王启智 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期264-271,共8页
利用大直径霍普金森压杆径向冲击中心直裂纹巴西圆盘(CSTBD)砂岩试样,完成Ⅰ型动态断裂实验。利用实验-数值方法确定了不同动态加载率下砂岩的动态起裂韧度;结合实验-数值法以及普适函数确定了不同裂纹扩展速度下砂岩的动态扩展韧度。... 利用大直径霍普金森压杆径向冲击中心直裂纹巴西圆盘(CSTBD)砂岩试样,完成Ⅰ型动态断裂实验。利用实验-数值方法确定了不同动态加载率下砂岩的动态起裂韧度;结合实验-数值法以及普适函数确定了不同裂纹扩展速度下砂岩的动态扩展韧度。为验证普适函数法和实验-数值法的有效性,将实验所得结果与其他学者的研究成果进行了对比分析,得到了相同的规律。所确定的岩石动态起裂韧度和动态扩展韧度分别随动态加载率的提高和裂纹扩展速度的提高而增加。 展开更多
关键词 固体力学 动态起裂韧度 动态扩展韧度 实验-数值法 普适函数 中心直裂纹巴西圆盘
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圆孔内单边(或双边)裂纹平台巴西圆盘应力强度因子的全面标定 被引量:9
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作者 周妍 张财贵 +1 位作者 杨井瑞 王启智 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2015年第1期16-30,共15页
虽然径向压缩含内单边裂纹的圆环型试样已有学者进行了分析,但在该试样上增加有益于加载的平台,就形成了新的试样——圆孔内单边裂纹平台巴西圆盘(holed single cracked flattened Brazilian disc,HSCFBD),并对其进行了研究.此外,对圆孔... 虽然径向压缩含内单边裂纹的圆环型试样已有学者进行了分析,但在该试样上增加有益于加载的平台,就形成了新的试样——圆孔内单边裂纹平台巴西圆盘(holed single cracked flattened Brazilian disc,HSCFBD),并对其进行了研究.此外,对圆孔内(双边)裂纹平台巴西圆盘(holed cracked flattened Brazilian disc,HCFBD)做了进一步研究.通过有限元分析,对含有不同内外半径比、无量纲裂纹长度、平台角的HSCFBD和HCFBD的无量纲应力强度因子Y进行了全面标定,给出Y的曲线和拟合公式,拟合公式计算结果与数值标定结果相对误差在±1.39%以内.分析了试件形状参数对应力强度因子的影响:内外半径比越大,平台角越小,无量纲应力强度因子越大.根据应力强度因子的变化规律,推荐了适合测试Ⅰ型断裂韧度的HSCFBD和HCFBD的参数.进行了HCFBD的初步试验,还用国际岩石力学学会建议的人字形切槽巴西圆盘做了对比试验. 展开更多
关键词 圆孔内(双边)裂纹平台巴西圆盘(HCFBD) 圆孔内单边裂纹平台巴西圆盘(HSCFBD) 无量纲应力强度因子 有限元分析 拟合公式
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用SHPB径向冲击边裂纹平台圆环(ECFR)的动态断裂实验 被引量:6
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作者 张财贵 周妍 +1 位作者 杨井瑞 王启智 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期1037-1046,共10页
为了研究岩石的Ⅰ型动态断裂韧度测试方法,用大直径(100 mm)分离式霍普金森压杆(SHPB)对边裂纹平台圆环(edge cracked flattened ring,ECFR)砂岩试样进行径向冲击实验。分别用普通应变片和高精度裂纹扩展计2种测试元件监测试样起裂时... 为了研究岩石的Ⅰ型动态断裂韧度测试方法,用大直径(100 mm)分离式霍普金森压杆(SHPB)对边裂纹平台圆环(edge cracked flattened ring,ECFR)砂岩试样进行径向冲击实验。分别用普通应变片和高精度裂纹扩展计2种测试元件监测试样起裂时刻和测定裂纹传播速度,比较了它们的准确性和合理性。用实验-数值结合普适函数分析测定了砂岩的动态起裂韧度和动态扩展韧度,初步探讨了动态加载率影响动态起裂韧度的原因,以及裂纹扩展速度对动态扩展韧度的影响,对ECFR试样裂纹扩展路径弯折现象也进行了理论分析。研究结果表明:裂纹扩展计测定比应变片更为灵敏、准确、合理。加载率在(0.74~4.48)×104MPa·m1/2/s范围内动态起裂韧度随动态加载率的增大而增大,裂纹扩展速度在(0.24~0.34)cR范围内动态扩展韧度随裂纹扩展速度的增大而提高。 展开更多
关键词 动态断裂韧度 边裂纹平台圆环 分离式霍普金森压杆 实验-数值法 普适函数 裂纹扩展计
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用圆孔内单边裂纹平台巴西圆盘和实验-数值-解析法确定砂岩的动态起裂和扩展韧度 被引量:5
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作者 周妍 张财贵 王启智 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第5期37-47,共11页
在I型(张开型)动态断裂实验中,利用大直径(?100 mm)分离式霍普金森压杆径向冲击圆孔内单边裂纹平台巴西圆盘试样。考虑了材料惯性效应和裂纹扩展速度对动态应力强度因子的影响,用实验-数值-解析法确定了高加载率和高裂纹扩展速度情况下... 在I型(张开型)动态断裂实验中,利用大直径(?100 mm)分离式霍普金森压杆径向冲击圆孔内单边裂纹平台巴西圆盘试样。考虑了材料惯性效应和裂纹扩展速度对动态应力强度因子的影响,用实验-数值-解析法确定了高加载率和高裂纹扩展速度情况下,砂岩的动态起裂韧度和动态扩展韧度。由动态实验获取试样的动荷载历程,采用裂纹扩展计(Crack Propagation Gauge,CPG)测定试样断裂时刻和裂纹扩展速度,获得裂纹扩展速度对应的普适函数值。然后将动荷载历程带入到有限元软件中进行动态数值模拟,求出静止裂纹的动态应力强度因子历程,再用普适函数值对其进行近似修正。最后根据试样的起裂时刻和穿过CPG中点的时刻,由相应的动态应力强度因子历程分别确定砂岩的动态起裂和动态扩展韧度,它们分别随动态加载率和裂纹扩展速度的提高而增加。 展开更多
关键词 圆孔内单边裂纹平台巴西圆盘 实验-数值-解析法 动态起裂韧度 动态扩展韧度 裂纹扩展计 普适函数
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圣维南原理的应用及屈服面形状大小的确定 被引量:4
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作者 王启智 杨井瑞 +1 位作者 张财贵 周妍 《力学与实践》 北大核心 2014年第2期216-218,221,共4页
在第1部分,讨论弹性力学的圣维南原理在线弹性断裂力学中的应用,举例说明它的误用会引起很大的误差.在第2部分,讨论塑性力学中的Tresca屈服面和Mises屈服面的形状和大小,并推广到对Mohr--Coulomb屈服面和Drucker--Prager屈服面的描述,... 在第1部分,讨论弹性力学的圣维南原理在线弹性断裂力学中的应用,举例说明它的误用会引起很大的误差.在第2部分,讨论塑性力学中的Tresca屈服面和Mises屈服面的形状和大小,并推广到对Mohr--Coulomb屈服面和Drucker--Prager屈服面的描述,给出主应力空间中Mises屈服面和Tresca屈服面的形状和大小的三维图象,并以此更正和补充现有的弹塑性力学教材和专著. 展开更多
关键词 圣维南原理 屈服面的形状和大小
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用能量图形面积法计算非线性弹性材料任意加载方式的能量释放率
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作者 王启智 张财贵 +1 位作者 周妍 杨井瑞 《力学与实践》 北大核心 2015年第2期245-248 244,共5页
从能量释放率G的定义出发,用图解法,即能量图形面积法,分别对线弹性材料和非线性弹性材料,以及在固定位移,或固定载荷,或任意加载方式的情况下,推导出能量释放率的计算公式.证明不同加载方式下的非线性弹性材料的能量释放率,在用能量图... 从能量释放率G的定义出发,用图解法,即能量图形面积法,分别对线弹性材料和非线性弹性材料,以及在固定位移,或固定载荷,或任意加载方式的情况下,推导出能量释放率的计算公式.证明不同加载方式下的非线性弹性材料的能量释放率,在用能量图形面积法极限求导时,其数值是一样的. 展开更多
关键词 能量释放率 能量图形面积法 加载方式 线弹性材料 非线性弹性材料
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