分离式霍普金森压杆加载下岩石动态断裂韧度测定的实验研究

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1、四川大学硕士学位论文分离式霍普金森压杆加载下岩石动态断裂韧度测定的实验研究姓名：李战鲁申请学位级别：硕士专业：固体力学指导教师：王启智20060510四川大学倾十学位论文分离式霍普金森压杆加载下测定岩石动态断裂韧度的实验研究专业：固体力学研究生：李战鲁指导教师：王启智岩石是一种含有缺陷的脆性材料，其破坏过程实质上就是微裂纹产生、扩展及贯通的动态过程。爆破工程、采矿工程的不断发展，以及安全生产和生活的考虑使得岩石动态破坏时力学性能的研究越来越重要。断裂韧度作为缺陷材料抵抗裂纹失稳扩展的参数，也愈来愈为国内

2、外岩土工程界所关注。国际岩石力学学会(InternationalSocietyforRockMechanics．ISRM)予1988年推荐了测试岩石静态I型断裂韧度的两种试样一人字形切槽弯曲梁(chevronbend．CB)试样和短棒拉伸(shortrod．SR)试样，之后在1995年又推出测试岩石静态I型断裂韧度的人字形切槽巴西圆盘(crackedchevronnotchedBraziliandisc．CCNBD)试样。但对于岩石动态断裂韧度的测试，ISRM至今没有给出适当测试试样及其测试方法。因此，

3、本文将研究的重点放在测定岩石I型动态起裂断裂韧度上。首先，为了试样制作和加载的方便，本文将已经成功进行静态岩石断裂韧度测定的边切槽圆盘(edgenotcheddisc)试样推广到岩石动态断裂韧度的测试中，在大直径分离式霍普金森压卡T(splitHopkinsonpressurebar-SHPB)的加载下，成功测定了大理岩的I型动态起裂断裂韧度值，并检验了SHPB的加载效果。本文另一个重要工作是结合SR试样的新型弯曲加载方式和美国材料试验学会(AmericanSocietyforTestingandMat

4、erials-ASTM)1989年推荐的人字形切槽矩形截面短棒试样，提出适于进行平面应变岩石I型动态断裂韧度测试的矩形双臂梁(rectangulardoublebeam)试样，并进行了该试样静、动态下断裂韧度测定，实验结果的分析表明：在弯曲加载下，矩形双臂梁试样得到较好I型断裂，并成功测定了该试样动、静态断裂韧度值。另外，本文还通过边切槽圆盘试样，就加载速率对动态断裂韧度的影响作了一定的研究；同时，本文还通过矩形双臂梁试样，就相同的加载速率下切槽深度对岩石动态断裂韧度的影响作了一定的研究，并得出在矩形双

5、臂梁试样动态断裂韧度测试中，切槽深度对断裂韧度几乎没有影响的结论。四JIl大学碗士学位论文关键字：边切槽圆盘试样，矩形双臂梁试样，岩石I型动态起裂断裂韧度，分离式霍朴金森压杆，加载速率，切槽深度四川大学硕士学位论文ExperimentalstudyfortestingrockdynamicfracturetoughnessundertheloadingofsplitHopkinsonpressurebarMajor：SolidMechanicsGraduateStudent：LiZhanluSuperv

6、isor：WangQizmRockisatypicalquasi—brittle，flawsmaterial，anditsfailureinnatureisflawingandmicrocrackpropagatingandcoalescingdynamicprocess．Therockdynamicmechanicalpropertiesaremoreimportantthanbeforeinthethoughtofsafetoproducing，livinganddevelopingofexplos

7、ionandminingengineering．Facturetoughnessastheestimatingparametertotheabilityofflawmaterialresistsitsmicrocrackspropagationisacceptedbymoreandmorebyrockandcivilengineersinandout—borders．InternationalSocietyforRockMechanics(ISRM)suggestedtwotypespecimensin

8、testingmodeIstaticfracturetoughnessforrock—chevronbend(CB)specimenandshortrod(SR)specimenin1988，andlater,theISRMsuggestedanotherspecimenagainintestingmodeIstaticfracturetoughnessforrock·---crackedchevronnotchedBraziliandis