【摘 要】
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关于岩石材料断裂问题的研究一直是岩石力学领域的重点。本文利用霍普金森压杆实验系统对侧开单裂纹三角形(Single Cleavage Triangle,SCT)岩石试件进行不同冲击速度的动态断裂试验,研究不同冲击载荷下SCT岩石试件的应力、应变、应变率等随时间的变化规律,分析SCT试件表面裂纹的分布规律,结合断裂面的三维粗糙度参数与耗散能量的关系,建立基于能量的断裂表面三维粗糙度表征方法。具体研究内
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关于岩石材料断裂问题的研究一直是岩石力学领域的重点。本文利用霍普金森压杆实验系统对侧开单裂纹三角形(Single Cleavage Triangle,SCT)岩石试件进行不同冲击速度的动态断裂试验,研究不同冲击载荷下SCT岩石试件的应力、应变、应变率等随时间的变化规律,分析SCT试件表面裂纹的分布规律,结合断裂面的三维粗糙度参数与耗散能量的关系,建立基于能量的断裂表面三维粗糙度表征方法。具体研究内容与成果如下:(1)采用霍普金森压杆实验系统对SCT岩石试件,开展不同冲击速度的动态断裂试验,结合三波法分析SCT岩石试件的应力、应变、应变率随时间的变化规律。(2)以SCT试件的预制裂纹顶点为原点,建立角度极坐标系,对断裂后SCT试件的前表面和后表面的裂纹扩展的长度、角度等进行研究,分析裂纹的分布规律,结果表明,SCT型试件的断裂裂纹基本呈“人”字形扩展。(3)结合非接触式三维表面粗糙度测试方法,获取SCT试件断裂表面的三维粗糙度形貌图像及其三维粗糙度参数,研究SCT试件断面的粗糙度特征,结果表明,断裂面A的高度曲线变化服从由低至高的规律。(4)研究不同冲击载荷下SCT试件断裂过程的能量耗散特征,结合断裂面的粗糙度参数算术平均偏差(Sa)和三维均方根偏差(Sq),根据非线性统计分布函数,建立三维粗糙度参数与耗散能量之间的数学模型。
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