浅谈周期荷载作用下花岗岩的疲劳损伤特性分析与研究

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1、南华大学硕士学位论文周期荷载作用下花岗岩的疲劳损伤特性分析与研究姓名：吴献强申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：丁德馨20070501摘要本文利用RMT-150B岩石力学试验系统，分别采用固定下限应力改变上限应力和固定上限应力改变下限应力的实验方法，进行了不同加载条件下花岗岩的疲劳试验。分别从宏观和微观两方面，对周期荷载作用下花岗岩疲劳损伤特性进行了深入地分析。研究了周期荷载作用下花岗岩疲劳破坏过程中的疲劳特性、轴向应变的累积规律和轴向不可逆变形的发展规律。并取得了如下成果：（1）周期荷载作用下花岗岩的破坏过程宏观上是轴向不可逆变形

2、的逐步发展累积，直到其破坏的过程，微观上是一个微裂纹萌生、扩展和贯通，最终断裂破坏的过程。（2）周期荷载作用下花岗岩轴向不可逆变形发展过程表现出不依赖于应力比的三个发展阶段：初始变形阶段、等速变形阶段和加速变形阶段。三个阶段的变形累积导致了其最终的破坏，三个阶段变形的总和构成了疲劳过程的总变形。（3）周期荷载作用下，花岗岩的疲劳破坏过程受到静态应力-应变全过程曲线的控制，破坏点的应变与周期荷载上限应力所对应的静态曲线峰后曲线上那一点的应变相当，且适用于不同的加载条件。（4）周期荷载的上限应力和振幅对花岗岩的轴向不可逆变形发展有重大影响，是

3、影响花岗岩疲劳破坏过程的主要因素。（5）周期荷载作用下花岗岩的宏观疲劳破坏现象是岩石内部微观损伤的综合反映，每个宏观的疲劳现象都有与之对应的微观解释。关键词：花岗岩周期荷载疲劳损伤应力-应变曲线IAninvestigationintothefatigueanddamagecharacteristicsofgraniteundercyclicloadingAbstractThispaperutilizedrockmechanicstestequipmentRMT-150B,usingtwodifferenttestmethodsoneisc

4、hangingthemaximumofcyclicloadwiththeminimumofcyclicloadfixedandtheotherischangingtheminimumofcy-clicloadwiththemaximumofcyclicloadfixed,havemadegranitetestingunderthedifferentcyclicloadingconditions．Frombothmacroscopicmechan-icalpropertyandmicromechanicsdamageaspects,this

5、paperanalyzedthefa-tigueanddamagelawofrockundercyclicloading．Thispaperstudythefatiguecharacteristics、theaxialstrainaccumulationruleandtheirreversibledeformationdevelopmentlawofgraniteunderthedifferentcyclicloadingconditionsandgivestherelevantresults．(1)Themacroscopicproce

6、ssofrockfatiguefailureisthedevelopmentofirreversibleaxialdeformation,whichfinallyleadstothedestructionofrocksample．Intheviewofmicro-mechanicsdamage,theprocessisthegrowthanddevelopmentandfractureofmicrocrack．(2)Thedevelopmentofirreversibledeformationcanbedividedintothreeph

7、aseswhichdon’tdependonthecyclicloadingconditions，thatis，initialphase,uniformvelocityphaseandacceleratedphase．Theaccumulativedefor-mationatthreestageswillleadtothefinalfailure．Theaccumulativedefor-mationofthethreephasesmakeupofthecompletedeformationofthefatigueprocess．(3)T

8、hefatiguefailurecurveiscontrolledbycompletestress-straincurveunderstaticloading．Theterminalstrai