基于裂缝亚临界扩展理论的页岩吸水起裂微观力学机制

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作者 杨斌 张浩 +4 位作者 杨建 李越 曾港彬 刘国庆 杨珊 《天然气工业》 北大核心 2025年第2期105-113,共9页

吸水起裂是页岩的典型特征,也是井壁失稳关键诱因和页岩气储层压裂后焖井制度的重要立足点,但现有理论尚难以解释页岩吸水慢速起裂扩展,而后趋于稳定或发展为快速失稳扩展的差异化现象。为揭示页岩吸水诱发裂缝扩展的微观力学机制,基于... 吸水起裂是页岩的典型特征,也是井壁失稳关键诱因和页岩气储层压裂后焖井制度的重要立足点,但现有理论尚难以解释页岩吸水慢速起裂扩展,而后趋于稳定或发展为快速失稳扩展的差异化现象。为揭示页岩吸水诱发裂缝扩展的微观力学机制,基于裂缝亚临界扩展理论,从Griffith能量平衡概念出发,测试计算了不考虑宏观地应力场时页岩吸水前后表面能大小,建立了毛细管力驱动裂缝亚临界扩展力学模型,并形成了页岩裂缝扩展分析图版。研究结果表明:①干燥页岩表面能平均为68.31 mJ/m^(2),吸水后页岩—水相界面能平均降低至4.62 mJ/m^(2),降幅与接触角呈显著的负相关性;②以0.1μm缝宽裂缝为例,毛细管力在裂缝尖端的机械能释放率为13.9 mJ/m^(2),能够克服吸水后裂缝的扩展阻力并诱发裂缝亚临界扩展;③毛细管力所产生的机械能释放率随缝宽增大而呈现先降低后快速升高的趋势,形成了类似“势阱”的区间,该区间的大小及缝宽分布范围决定了特定裂缝吸水后是否发生扩展,以及扩展后是趋于稳定还是演变为失稳破坏。结论认为,该认识有效揭示了裂缝发育特征、岩石—流体表/界面相互作用对页岩吸水起裂扩展的微观控制机理,对页岩地层井壁失稳预测、页岩气储层压裂后焖井致裂评估与排采制度优化等具有重要指导意义。 展开更多

关键词 页岩 吸水起裂 表面自由能 亚临界扩展 毛细管力 机械能释放率

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基于裂纹系的砼轴拉构件亚临界扩展研究

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作者 郑涛 王桂尧 张永杰 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1317-1326,共10页

普通混凝土构件存在多裂纹的特点,现有的单裂纹模型仅反映了构件的抗裂能力,而没有反映构件内部在极限荷载之前既已发生的有害的裂纹发展情况。针对这一问题,提出采用裂纹系模型研究混凝土构件的亚临界扩展过程。为简化,选取轴拉构件为... 普通混凝土构件存在多裂纹的特点,现有的单裂纹模型仅反映了构件的抗裂能力,而没有反映构件内部在极限荷载之前既已发生的有害的裂纹发展情况。针对这一问题,提出采用裂纹系模型研究混凝土构件的亚临界扩展过程。为简化,选取轴拉构件为研究对象,以缝端微裂纹区模型为基础建立了楔形的单裂纹模型,并以几何分布参数——裂纹平均间距、裂纹初始长度及其数量百分比为框架建立了由单裂纹模型串式排列而成的裂纹系模型。采用该模型模拟了轴拉构件的受拉试验和断裂试验,结果表明选取合适的参数后模型能够准确反映混凝土宏观断裂过程和微观裂纹扩展过程,并且对于含预制裂缝试件,裂纹总数为实际数量的裂纹系模型结果与现有单裂纹模型结果吻合。采用该模型的分析表明,混凝土亚临界扩展过程源于混凝土初始裂纹系由长到短逐级开展;其真实起裂点远早于通常试验观测到的起裂点,其失稳点——失稳韧度可以通过减小混凝土初始裂纹系最小长度提高。 展开更多

关键词 断裂 裂纹系模型 统计学参数 亚临界扩展 混凝土断裂 试验模拟

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岩石裂纹亚临界扩展实验与压剪流变断裂模型 被引量：13

3

作者 赵延林 曹平 +2 位作者 万文 王卫军 彭青阳 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期276-286,共11页

采用双扭试件的常位移松弛法对金川三矿区的大理岩、二辉橄榄岩和混合岩进行双扭试验,获得其裂纹扩展速率v与应力强度因子KI的关系及岩石断裂韧度,确定岩石亚临界门槛值K0。结合岩石压剪断裂理论和岩石亚临界裂纹扩展试验,建立压剪岩石... 采用双扭试件的常位移松弛法对金川三矿区的大理岩、二辉橄榄岩和混合岩进行双扭试验,获得其裂纹扩展速率v与应力强度因子KI的关系及岩石断裂韧度,确定岩石亚临界门槛值K0。结合岩石压剪断裂理论和岩石亚临界裂纹扩展试验,建立压剪岩石裂纹翼形流变断裂扩展理论模型,提出翼形裂纹最终扩展长度由瞬时扩展长度和流变扩展长度组成。采用ANSYS断裂力学模块实现翼形裂纹尖端关键点随翼形裂纹扩展的自动生成,建立翼形裂纹流变扩展的数值分析模型。研究结果表明：采用常位移松弛法所测岩石的lg KI-lg v关系有很好的线性规律,3种岩石的K0/KIC在0.6-0.9之间;通过对算例进行理论分析和数值模拟,发现翼形裂纹流变断裂理论模型与数值分析结果很吻合。提出的岩石裂纹流变断裂理论为研究岩石裂纹流变扩展细观机理及岩体工程流变破坏的宏观机制提供了一个新的研究手段。 展开更多

关键词 岩石力学 岩石裂纹 亚临界扩展 流变断裂

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裂纹几何对平面应力条件下裂纹亚临界扩展的影响

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作者 杜善义 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS 1985年第A7期45-50,共6页

本文用基于增量理论和等向强化模型的非线性有限元法,分析了一个平面应力条件下具有中心穿透裂纹在外载荷缓慢增加时,裂纹开始起裂至快速断裂过程。给出了不同裂纹长度对亚临界扩展过程中某些断裂力学参数诸如裂纹尖端应力,塑性能以及J... 本文用基于增量理论和等向强化模型的非线性有限元法,分析了一个平面应力条件下具有中心穿透裂纹在外载荷缓慢增加时,裂纹开始起裂至快速断裂过程。给出了不同裂纹长度对亚临界扩展过程中某些断裂力学参数诸如裂纹尖端应力,塑性能以及J 积分等变化的影响。 展开更多

关键词 裂纹 高倍缺陷(金属) 裂纹尺寸 积分路径 亚临界扩展 裂纹扩展参数 平面应力 几何 初等数学

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水岩作用下岩体裂纹亚临界扩展 被引量：1

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作者 曹平 陈绍名 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期1325-1331,共7页

亚临界裂纹扩展是岩体工程时间相依性的主要原因之一,利用Inston1342型电液伺服材料试验机,采用常位移松弛法分别进行自然状态以及饱水状态下岩块的亚临界裂纹扩展实验,获得了两种环境下岩石裂纹扩展速率v与应力强度因子KI的关系及亚临... 亚临界裂纹扩展是岩体工程时间相依性的主要原因之一,利用Inston1342型电液伺服材料试验机,采用常位移松弛法分别进行自然状态以及饱水状态下岩块的亚临界裂纹扩展实验,获得了两种环境下岩石裂纹扩展速率v与应力强度因子KI的关系及亚临界裂纹扩展参数,研究水对岩石亚临界裂纹扩展规律的影响,并对两种环境下亚临界裂纹扩展参数进行了对比分析。结果表明:两种环境下岩石的lgKI-lgv有较好的线性规律,岩石的亚临界裂纹扩展速率与裂纹尖端应力强度因子服从幂函数关系;在双对数坐标空间中,含饱和水试件的lgKI-lgv曲线位于空气中试件lgKI-lgv曲线的左上角,含饱和水试件的曲线斜率较空气中试件的减小,而截距增加。在同一应力强度因子水平上,含饱和水试件的裂纹扩展速度大,表明水加速了岩体亚临界裂纹扩展。该实验结果可为水化学作用下复杂岩体的稳定性分析提供可靠依据。 展开更多

关键词 双扭试件 常位移松弛法 水化学作用 亚临界裂纹扩展 应力强度因子

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损伤岩体中的裂纹亚临界扩展区半径

6

作者 刘杰 杨学堂 +2 位作者 李建林 张超锋 杨渝南 《金属矿山》 CAS 北大核心 2004年第z1期269-271,共3页

根据断裂力学理论,通过对Ⅰ型、Ⅱ型裂纹尖端应力进行叠加,得出拉剪裂纹缝端的应力表达式.然后选定最大剪应力判据为裂纹的开展判据,在此基础上代入一改进的损伤岩体强度公式,推导出一新的裂纹亚临界扩展区,并图示该区域的范围.将此裂... 根据断裂力学理论,通过对Ⅰ型、Ⅱ型裂纹尖端应力进行叠加,得出拉剪裂纹缝端的应力表达式.然后选定最大剪应力判据为裂纹的开展判据,在此基础上代入一改进的损伤岩体强度公式,推导出一新的裂纹亚临界扩展区,并图示该区域的范围.将此裂纹亚临界扩展区与Mises屈服准则的推导结果作比较,并得出一些结论. 展开更多

关键词 损伤岩体 拉剪裂纹 岩体强度 亚临界扩展区

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基于亚临界裂纹扩展的岩石蠕变−冲击变形破裂特征

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作者 张广超 周泽森 +5 位作者 周广磊 徐涛 Heinz KONIETZKY 赵西坡 黄贺 刘宇航 《煤炭学报》 北大核心 2025年第3期1527-1540,共14页

在深部资源开采过程中,深部岩石长期承受高应力及动载扰动,冲击地压、岩爆等动力灾害频发,严重制约了深部资源的安全高效生产。为研究深部岩石在蠕变和冲击载荷共同作用下的变形破坏机制,基于亚临界裂纹扩展理论及断裂力学理论建立了岩... 在深部资源开采过程中,深部岩石长期承受高应力及动载扰动,冲击地压、岩爆等动力灾害频发,严重制约了深部资源的安全高效生产。为研究深部岩石在蠕变和冲击载荷共同作用下的变形破坏机制,基于亚临界裂纹扩展理论及断裂力学理论建立了岩石蠕变模型,通过统一时间尺度的方式实现了蠕变和冲击2个不同应变率范围载荷的统一求解,并基于二维块体离散元软件UDEC开发了岩石在蠕变和冲击共同作用下的数值模型,在验证该模型的基础上,研究了不同蠕变应力水平和不同冲击载荷对岩石变形破裂特征的影响。研究表明:基于亚临界裂纹扩展理论的岩石蠕变-冲击模型能较好地描述岩石初始蠕变、稳态蠕变和加速蠕变3个阶段,且该数值模型可以准确地模拟冲击载荷后蠕变应变增加及蠕变破坏时间缩短的效应;随着亚临界裂纹常量B增大或应力腐蚀指数n减小,岩石稳态蠕变阶段应变率增大,岩石稳态蠕变阶段及蠕变破坏寿命缩短;随着蠕变应力水平的增加,岩石瞬时弹性应变及稳态蠕变阶段相同冲击载荷引起的瞬时应变随蠕变应力水平的增加而增加,且岩石在蠕变和冲击的作用下的破坏时间具有明显的非线性特征;随着冲击载荷增加,岩石的瞬时应变明显增大,在高冲击载荷下具有更快的增长率,且岩石失稳破坏时间随冲击载荷的变化差异明显,在高冲击载荷下,岩石试样失稳破坏时间明显缩短。 展开更多

关键词 亚临界裂纹扩展 蠕变 冲击 离散元数值模拟 破裂模式

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水岩作用下岩石亚临界裂纹的扩展规律 被引量：27

8

作者 曹平 杨慧 +2 位作者 江学良 陈瑜 马春德 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期649-654,共6页

采用双扭试件,利用常位移松弛法,分别进行自然状态以及水岩作用下大理岩和混合岩的亚临界裂纹扩展实验,获得2种环境下岩石裂纹扩展速率v与应力强度因子KI的关系,并计算得到亚临界裂纹扩展参数A和n。通过对比,研究水对岩石亚临界裂纹扩... 采用双扭试件,利用常位移松弛法,分别进行自然状态以及水岩作用下大理岩和混合岩的亚临界裂纹扩展实验,获得2种环境下岩石裂纹扩展速率v与应力强度因子KI的关系,并计算得到亚临界裂纹扩展参数A和n。通过对比,研究水对岩石亚临界裂纹扩展规律的影响。研究结果表明:对于大理岩,其A为自然状态下的8.07×1016倍,n由自然状态下的48.33下降到8.28;对于混合岩,其A为自然状态下的5.45×109倍,n则由自然状态下的60.20下降到21.86,说明对应于同一应力强度因子水平,水作用下的岩石亚临界裂纹扩展速度要快;水的存在使得岩石的断裂韧度KIC明显降低,对于大理岩,自然状态下的KIC为3.0316MN/m3/2,水岩作用后KIC为2.2070MN/m3/2,下降27.19%;对于混合岩,2种状态下的KIC分别为2.0877和1.9398MN/m3/2,下降7.08%。该实验结果可为复杂矿岩的稳定性分析提供可靠依据。 展开更多

关键词 双扭试件 常位移松弛法 水岩作用 亚临界裂纹扩展 应力强度因子 断裂韧度

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水对岩石亚临界裂纹扩展及门槛值的影响研究 被引量：22

9

作者 万琳辉 曹平 +1 位作者 黄永恒 汪亦显 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期2737-2742,共6页

亚临界裂纹扩展是岩体工程时间相依性的主要原因之一。采用常位移松弛法,对饱水和干燥两种状态下的大理岩、花岗岩双扭试件进行了亚临界裂纹扩展试验研究,获得了两种岩石在两种状态下的亚临界裂纹扩展速率V与应力强度因子KΙ的关系,分... 亚临界裂纹扩展是岩体工程时间相依性的主要原因之一。采用常位移松弛法,对饱水和干燥两种状态下的大理岩、花岗岩双扭试件进行了亚临界裂纹扩展试验研究,获得了两种岩石在两种状态下的亚临界裂纹扩展速率V与应力强度因子KΙ的关系,分析了两种岩石在两种状态下亚临界裂纹扩展的规律,并确定了两种岩石在两种状态下的门槛值(干燥状态):大理岩0K为1.365,花岗岩0K为2.305;(饱水状态):大理岩0K为1.118,花岗岩0K为1.490。研究表明,两种岩石的IlgK与lgV关系有较好的线性规律,但由于岩石本身矿物成分等的不均匀性,同种岩石的IlgK与lgV关系离散性较大,饱水状态下离散性更大;水能加速岩石亚临界裂纹的扩展,且对不同的岩石,其影响程度也不一样;水可以使岩石亚临界裂纹扩展的门槛值有较大幅度降低,不同岩石其降低的程度也不一样。 展开更多

关键词 常位移松弛 双扭试件 亚临界裂纹扩展 水影响 IgKl与lgV关系 门槛值

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岩石亚临界裂纹扩展试验及门槛值研究 被引量：18

10

作者 李江腾 曹平 袁海平 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期415-418,共4页

利用Instron1342型电液伺服材料试验机,采用常位移松弛法对大理岩、花岗岩双扭试件进行了亚临界裂纹扩展试验研究,获得了其裂纹扩展速率V与应力强度因子KI的关系(KI—V曲线)及I型断裂韧度,分析了不同岩石中裂纹亚临界扩展的规律,确定了... 利用Instron1342型电液伺服材料试验机,采用常位移松弛法对大理岩、花岗岩双扭试件进行了亚临界裂纹扩展试验研究,获得了其裂纹扩展速率V与应力强度因子KI的关系(KI—V曲线)及I型断裂韧度,分析了不同岩石中裂纹亚临界扩展的规律,确定了岩石亚临界裂纹扩展的停滞速度和门槛值K0。研究表明:采用常位移松弛法所测岩石的lgKI-lgV关系都有很好的线性规律,即岩石的亚临界裂纹扩展速率与裂纹尖端应力强度因子服从幂函数关系,这与Charles理论相符。二种岩石的K0/KIC值的变化在0.706～0.870之间。所测数据为岩土工程稳定的时间相依性研究提供了基本数据。 展开更多

关键词 双扭试件 常位移松弛法 断裂韧度 亚临界裂纹扩展 停滞速度 门槛值

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金川矿岩亚临界裂纹扩展试验研究 被引量：14

11

作者 袁海平 曹平 周正义 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期381-384,共4页

采用双扭试件常位移松弛法,对金川软弱复杂矿岩进行亚临界裂纹扩展试验研究。得出采场矿岩亚临界裂纹扩展速度与应力强度因子之间的关系,矿岩断裂韧度为(1.508 4±0.114 3)MN.m-3/2;试验相关系数为0.925 4,表明lgK-Ilgv关系曲线呈直... 采用双扭试件常位移松弛法,对金川软弱复杂矿岩进行亚临界裂纹扩展试验研究。得出采场矿岩亚临界裂纹扩展速度与应力强度因子之间的关系,矿岩断裂韧度为(1.508 4±0.114 3)MN.m-3/2;试验相关系数为0.925 4,表明lgK-Ilgv关系曲线呈直线,数据离散性大是岩石本身的矿物成分、颗粒大小、力学性质的不均匀所致。该试验结果为预测金川Ⅲ矿软弱复杂矿岩自然崩落速度提供了可靠依据。 展开更多

关键词 双扭试件 亚临界裂纹扩展 断裂韧度 自然崩落法

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2种牙科氧化锆陶瓷材料的弯曲强度可靠性和亚临界裂纹扩展研究 被引量：5

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作者 龚旭 赵信义 +5 位作者 张春宝 李石保 沈丽娟 吴冰 唐立辉 吴玉禄 《实用口腔医学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期611-614,共4页

目的:研究口腔临床修复中WL和HT氧化锆陶瓷的弯曲强度可靠性和循环载荷下亚临界裂纹扩展(SCG)情况。方法:采用Weibull分布分析由三点弯曲强度实验获得的2组样本(n=15)的弯曲强度数据和由循环疲劳实验获得的2组样本(n=15)的循环疲劳断裂... 目的:研究口腔临床修复中WL和HT氧化锆陶瓷的弯曲强度可靠性和循环载荷下亚临界裂纹扩展(SCG)情况。方法:采用Weibull分布分析由三点弯曲强度实验获得的2组样本(n=15)的弯曲强度数据和由循环疲劳实验获得的2组样本(n=15)的循环疲劳断裂次数数据;通过帕里斯定律(Pairs Law)分析试样在循环载荷下的亚临界裂纹扩展情况,SCG行为通过疲劳裂纹扩展速率(da/d N)和最大应力强度因子(KImax)的函数关系来表述。结果:WL和HT的三点弯曲强度Weibull模数分别为10.64和12.04;应力腐蚀指数n分别为23.71和32.87;亚临界裂纹扩展(SCG)导致其失效的概率分别为90%和76.7%;发生亚临界裂纹扩展时的亚临界应力强度因子KImax仅相当于其临界应力强度因子的49.6%和50.9%。结论:WL和HT在循环载荷下存都在亚临界裂纹扩展,HT陶瓷的亚临界裂纹扩展的最低速率低于WL陶瓷(νHT<νWL)。 展开更多

关键词 牙科氧化锆陶瓷 Weibull分析 弯曲强度 循环疲劳 亚临界裂纹扩展 应力腐蚀指数

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岩石亚临界裂纹扩展应力强度因子Williams级数计算及数值模拟 被引量：3

13

作者 郝瑞卿 李江腾 +2 位作者 曹平 廖峻 刘博 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期3949-3956,共8页

引入Williams级数,提出一种计算双扭试验中应力强度因子的新方法,并运用ANSYS数值模拟软件,对双扭试验进行数值模拟。通过理论分析和数值模拟2种方法,分别计算大理岩和花岗岩在亚临界裂纹扩展中的应力强度因子IK?和IK?。同时,将理论分... 引入Williams级数,提出一种计算双扭试验中应力强度因子的新方法,并运用ANSYS数值模拟软件,对双扭试验进行数值模拟。通过理论分析和数值模拟2种方法,分别计算大理岩和花岗岩在亚临界裂纹扩展中的应力强度因子IK?和IK?。同时,将理论分析和数值模拟所得的应力强度因子IK?和IK?与试验所得的应力强度因子IK进行比较。研究结果表明:理论分析、数值模拟与试验这3种方法所得的应力强度因子均随裂纹的扩展而减小,与断裂力学理论相符;对于同一种岩石试样,理论分析所得的IK?与试验所得的IK的拟合曲线相比斜率偏小,但偏差较小;模拟所得的IK?与试验所得的IK的拟合曲线斜率基本一致,说明理论分析、数值模拟与试验过程中应力强度因子减小规律相同,能反映试验的基本过程,可见理论分析与数值模拟结果可靠,能为岩土工程稳定与时间的相关性研究提供依据。 展开更多

关键词 应力强度因子 双扭试验 Williams级数 亚临界裂纹扩展 数值模拟

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水对亚临界裂纹扩展的影响 被引量：2

14

作者 蒋青青 李江腾 +2 位作者 胡毅夫 桂易林 赖伟明 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第9期2527-2530,共4页

利用Instron1342型电液伺服材料试验机,采用双扭常位移松弛法对花岗岩试件在空气中及饱和水两种条件下进行了亚临界裂纹扩展试验研究,获得了相应的裂纹扩展速率V与应力强度因子KI的关系(KI-V曲线)及亚临界裂纹扩展参数,讨论了两种环境... 利用Instron1342型电液伺服材料试验机,采用双扭常位移松弛法对花岗岩试件在空气中及饱和水两种条件下进行了亚临界裂纹扩展试验研究,获得了相应的裂纹扩展速率V与应力强度因子KI的关系(KI-V曲线)及亚临界裂纹扩展参数,讨论了两种环境下裂纹亚临界扩展的规律,并对两种环境下亚临界裂纹扩展参数进行了对比分析。研究表明:采用常位移松弛法所测试的两种条件下的lgKI-lgV关系都有很好的线性规律。在双对数坐标空间中,含饱和水试件的lgKI-lgV曲线位于空气中试件lgKI-lgV曲线的左上角,曲线斜率减小,而截距增加。在同一应力强度因子水平上,含饱和水试件的裂纹扩展速度大,说明水能加速亚临界裂纹扩展,与实际相一致。 展开更多

关键词 花岗岩 常位移松弛法 亚临界裂纹扩展 影响因素 饱和水试件

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横观各向同性岩石亚临界裂纹扩展实验研究 被引量：2

15

作者 王思青 李江腾 王聪聪 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1607-1614,共8页

在MTS Insight电子拉力试验机上采用常位移松弛法,对具横观各向同性的板岩开展亚临界裂纹扩展试验研究,获得应力强度因子KI与裂纹扩展速率v的关系及I型断裂韧度KIC,揭示不同节理倾角α下裂纹亚临界扩展规律。研究结果表明:各个节理倾角... 在MTS Insight电子拉力试验机上采用常位移松弛法,对具横观各向同性的板岩开展亚临界裂纹扩展试验研究,获得应力强度因子KI与裂纹扩展速率v的关系及I型断裂韧度KIC,揭示不同节理倾角α下裂纹亚临界扩展规律。研究结果表明:各个节理倾角下的lgK_I-lgv具有很好的线性规律;当节理倾角为0°~45°时,回归参数a随倾角的增大而增大,回归参数b随倾角的增大而减小;当节理倾角为45°~90°时,回归参数a随倾角的增大而减小,回归参数b随倾角的增大而增大,亚临界裂纹扩展参数A和n分别与回归参数a和b变化规律相同;断裂韧度KIC以及松弛最大荷载P_(max)均符合"U"型抛物线分布,当节理倾角为0°~45°时,两者随倾角的增加而减小,当节理倾角为45°~90°时,两者随倾角的增加而增大,同时,两者均在节理倾角为0°时取得最大值,在节理倾角为45°时取得最小值。 展开更多

关键词 MTS Insight电子拉力试验机 横观各向同性 常位移松弛法 亚临界裂纹扩展 断裂韧度

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岩石剪切亚临界裂纹扩展长度的研究 被引量：1

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作者 谢海峰 饶秋华 +1 位作者 谢强 王志 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期1533-1538,共6页

采用剪切盒实验获得岩石平面剪切(II型)断裂,利用Drucker-Prager强度准则推导了岩石的剪切亚临界裂纹扩展长度公式,并通过岩样裂纹尖端断口的扫描电镜实验加以验证。结果表明:利用Drucker-Prager强度准则建立的岩石剪切亚临界裂纹扩展... 采用剪切盒实验获得岩石平面剪切(II型)断裂,利用Drucker-Prager强度准则推导了岩石的剪切亚临界裂纹扩展长度公式,并通过岩样裂纹尖端断口的扫描电镜实验加以验证。结果表明:利用Drucker-Prager强度准则建立的岩石剪切亚临界裂纹扩展长度计算公式具有形式简单、参数容易确定等优点;根据裂尖应力状态,选用对应于M-C外角点外接圆修正形式(DP1)的参数α和k0代入此公式计算得到的岩石剪切亚临界裂纹扩展长度值与实测值吻合较好,验证了该公式的正确性。岩石剪切亚临界裂纹扩展长度计算公式的建立,可为进一步研究实际工程中的岩石剪切裂纹扩展及止裂问题提供了重要的科学依据。 展开更多

关键词 剪切(Ⅱ型)断裂 亚临界裂纹扩展 D-P准则 扫描电子显微镜 岩石

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软弱复杂矿岩亚临界裂纹扩展机制分析

17

作者 袁海平 丁铭 +1 位作者 曹平 李江腾 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期6-9,12,共5页

采用双扭试件常位移松弛法,对某矿软弱复杂矿岩进行了亚临界裂纹扩展试验研究,测得其断裂韧度值和应力腐蚀下限值,并按Charles理论与Hillig&Charles理论对试验结果进行了线性回归,确定了采场矿岩亚临界裂纹扩展速度与应力强度因子... 采用双扭试件常位移松弛法,对某矿软弱复杂矿岩进行了亚临界裂纹扩展试验研究,测得其断裂韧度值和应力腐蚀下限值,并按Charles理论与Hillig&Charles理论对试验结果进行了线性回归,确定了采场矿岩亚临界裂纹扩展速度与应力强度因子之间的关系,试验复相关系数分别为0.9254和0.9247,均在显著性水平0.01上。试验结果表明,该矿软弱复杂矿岩的应力腐蚀亚临界裂纹扩展是拉应力和裂纹尖端物质与环境中的腐蚀介质发生化学反应,使化学键断裂这两种机制联合作用的结果;应力强度因子与亚临界裂纹扩展速度对数关系能很好地呈线性。 展开更多

关键词 应力腐蚀 双扭试件 亚临界裂纹扩展 应力强度因子 断裂韧度 应变能释放率

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牙科玻璃渗透氧化铝陶瓷弯曲强度Weibull分析和循环载荷下亚临界裂纹扩展研究 被引量：6

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作者 张志升 徐勇 +3 位作者 肖云 苏剑生 刘伟才 陈萍 《口腔医学研究》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期204-206,共3页

目的:研究牙科玻璃渗透氧化铝陶瓷(IA,In-Ceram Alumina)弯曲强度(σ)Weibull分析意义和循环载荷下亚临界裂纹扩展(SCG)情况。方法:分别采用三点弯曲强度测量方法(3p)和循环疲劳(F)测试方法测得15个条形IA样本的弯曲强度以及15个条形IA... 目的:研究牙科玻璃渗透氧化铝陶瓷(IA,In-Ceram Alumina)弯曲强度(σ)Weibull分析意义和循环载荷下亚临界裂纹扩展(SCG)情况。方法:分别采用三点弯曲强度测量方法(3p)和循环疲劳(F)测试方法测得15个条形IA样本的弯曲强度以及15个条形IA样本的循环疲劳断裂循环次数,数据采用Weibull方法分析;亚临界裂纹扩展(SCG)行为通过裂纹扩展速度和最大应力强度因子(KImax)的函数关系来描述。结果:IA的Weibull模数为7.9,特征强度(σ63.21)为438.3MPa。IA在循环载荷下发生亚临界裂纹扩展后导致材料断裂,在应力强度因子K1为临界应力因子KIC的55%时发生裂纹传播。结论:牙科玻璃渗透氧化铝陶瓷循环载荷下存在亚临界裂纹扩展;采用弯曲强度测试法并结合使用Weibull分析方法能加深对口腔陶瓷修复失败机制的理解。 展开更多

关键词 玻璃渗透氧化铝陶瓷 弯曲强度 循环疲劳 Weibul分析 亚临界裂纹扩展

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牙科陶瓷材料弯曲强度可靠性和亚临界裂纹扩展研究 被引量：4

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作者 张志升 徐勇 +2 位作者 苏剑生 刘伟才 肖云 《实用口腔医学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期339-342,共4页

目的:研究口腔临床修复中常用的玻璃渗透氧化铝陶瓷(in-ceram alumina,IA)弯曲强度可靠性和循环载荷下亚临界裂纹扩展(SCG)情况。方法:采用Weibull法分析由三点弯曲强度测量方法获得15个IA样本的弯曲强度数据和由循环疲劳测试获得的15... 目的:研究口腔临床修复中常用的玻璃渗透氧化铝陶瓷(in-ceram alumina,IA)弯曲强度可靠性和循环载荷下亚临界裂纹扩展(SCG)情况。方法:采用Weibull法分析由三点弯曲强度测量方法获得15个IA样本的弯曲强度数据和由循环疲劳测试获得的15个IA样本循环疲劳断裂次数数据;通过帕里斯定律(Paris law)分析IA试件在循环载荷下的亚临界裂纹扩展情况,SCG行为通过裂纹扩展速度和最大应力强度因子(Kimax)的函数关系来描述。结果:通过Weibull法得到IA试件的Weibull模数为7.9,破坏概率为1%、5%、63.21%时弯曲强度分别为246.8、303.4、438.3 MPa。IA在循环载荷下发生亚临界裂纹扩展后导致材料断裂,在应力强度因子KI为临界应力因子KIC的55%时发生裂纹传播。结论:牙科玻璃渗透氧化铝陶瓷循环载荷下存在亚临界裂纹扩展;采用三点弯曲强度测试并结合使用Weibull分析方法能加深对牙科陶瓷弯曲强度可靠性的理解。 展开更多

关键词 牙科陶瓷 Weibull分析 弯曲强度 循环疲劳 亚临界裂纹扩展

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干燥和潮湿环境对牙科陶瓷循环载荷下亚临界裂纹扩展的影响 被引量：1

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作者 张志升 肖云 +2 位作者 李水根 苏剑生 刘伟才 《实用口腔医学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期340-343,共4页

目的:研究口腔临床修复中常用的玻璃渗透氧化铝陶瓷(In-Ceram Alumina,IA)在干燥环境和潮湿环境下的亚临界裂纹扩展(以下简称SCG)行为的区别。方法:通过三点弯曲强度测量方法测得15个IA样本的强度数据,采用循环疲劳测试法测试干燥环境... 目的:研究口腔临床修复中常用的玻璃渗透氧化铝陶瓷(In-Ceram Alumina,IA)在干燥环境和潮湿环境下的亚临界裂纹扩展(以下简称SCG)行为的区别。方法:通过三点弯曲强度测量方法测得15个IA样本的强度数据,采用循环疲劳测试法测试干燥环境以及在潮湿环境下各15个IA样本的循环疲劳断裂次数数据;SCG行为通过裂纹扩展速率V和应力强度因子(K1)的函数关系来描述。结果:2种环境下IA在循环载荷下都发生亚临界裂纹扩展后导致材料断裂,在干燥环境下应力强度因子K1为临界应力因子KIC的46%时发生裂纹传播;在潮湿环境下应力强度因子K1为临界应力因子KIC的40%时发生裂纹传播。结论:IA在循环载荷下存在SCG行为,当应力强度因子相同时,潮湿环境下样品的裂纹扩展速率较大。 展开更多

关键词 牙科陶瓷 环境 循环疲劳 亚临界裂纹扩展

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