采用三維分析方法確定巖石動(dòng)態(tài)斷裂韌度的研究.pdf

1、巖石動(dòng)態(tài)斷裂韌度能夠表征巖石抵抗裂紋擴(kuò)展的能力，其研究有助于揭示巖石斷裂破壞特性,為巖土工程參數(shù)設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)。目前,巖石動(dòng)態(tài)斷裂韌度的確定存在一定難度,且多為二維分析,為了獲得更加可靠準(zhǔn)確的測(cè)試值,非常有必要研究試件三維尺寸對(duì)測(cè)試值造成的影響。
　　借助動(dòng)態(tài)有限元分析軟件，對(duì)不同加載波形在壓桿中的傳播規(guī)律及試件內(nèi)部應(yīng)力平衡狀態(tài)進(jìn)行了分析；對(duì)中心圓孔裂縫平臺(tái)巴西圓盤(pán)試件進(jìn)行徑向動(dòng)態(tài)沖擊加載試驗(yàn)，利用圓盤(pán)試件的三維有限元模型求解動(dòng)態(tài)斷

2、裂韌度值與二維方法進(jìn)行對(duì)比分析；并探討了圓盤(pán)試件厚度對(duì)動(dòng)態(tài)斷裂韌度的影響。
　　研究表明：與原始矩形加載波相比，半正弦加載波無(wú)論在不同直徑、不同泊松比壓桿及壓桿不同傳播距離處，能夠始終維持一維性傳播，可以作為非均質(zhì)脆性材料的理想加載波形。試件動(dòng)態(tài)加載過(guò)程中，試件尺寸、材料的改變都會(huì)對(duì)試件兩端應(yīng)力平衡性產(chǎn)生影響。圓盤(pán)試件兩端存在應(yīng)力不平衡現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)-數(shù)值方法對(duì)于準(zhǔn)確確定試件兩端加載載荷存在一定難度。
　　三維方法求解裂紋前緣各

3、點(diǎn)動(dòng)態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度因子曲線與二維方法所得結(jié)果趨勢(shì)相同，其中裂紋前緣中點(diǎn)與二維方法求得的裂尖應(yīng)力強(qiáng)度因子誤差在5％范圍內(nèi)。裂紋前緣不同點(diǎn)起裂時(shí)，所確定的動(dòng)態(tài)斷裂韌度值之間差異較大；當(dāng)以試件三維裂紋中心點(diǎn)最先起裂計(jì)算時(shí)，三維方法確定的動(dòng)態(tài)斷裂韌度值與二維方法考慮厚度對(duì)起裂時(shí)間影響所得結(jié)果相對(duì)誤差在1.2%范圍內(nèi)。采用三維分析方法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，試件厚度的增加對(duì)兩端應(yīng)力平衡狀態(tài)影響并不明顯，動(dòng)態(tài)斷裂韌度值較為離散。
　　采用三維分析方法能夠考