在工程實(shí)踐中,巖石或巖體常受到循環(huán)沖擊荷載的作用。然而,目前對于動荷載循環(huán)作用下巖石的疲勞損傷力學(xué)特性和破壞方式的認(rèn)識還有不足,理論研究落后于工程實(shí)踐。因而,對循環(huán)沖擊作用下巖石的疲勞損傷力學(xué)特性及其破壞模式的研究,有重要的科學(xué)價值和工程意義。本文通過38.1mm直徑的SHPB實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究了巖石試樣在循環(huán)沖擊作用下的疲勞特性,試驗(yàn)包括循環(huán)壓縮沖擊和循環(huán)拉伸沖擊兩部分。循環(huán)壓縮沖擊試驗(yàn)采用由高到低共7個沖擊應(yīng)力進(jìn)行循環(huán)沖擊,得到了循環(huán)沖擊的沖擊應(yīng)力和疲勞壽命的關(guān)系,并分析了試樣在循環(huán)沖擊過程中動態(tài)楊氏模量、軸向應(yīng)變、吸收能量等參量的變化。通過測量每次循環(huán)沖擊前后試樣的軸向和徑向的P波波速來反映試樣內(nèi)部損傷的演化情況。研究表明存在疲勞應(yīng)力門檻值,且該應(yīng)力門檻值介于單次沖擊臨界破壞應(yīng)力的0.55倍到0.58倍之間。隨著循環(huán)壓縮沖擊的作用,巖石動態(tài)楊氏模量逐漸降低,最大軸向應(yīng)變逐漸增加。徑向的P波波速一直衰減直到試樣破壞,而軸向的波速衰減較小,甚至出現(xiàn)波速增加的現(xiàn)象。原因可能是由于循環(huán)沖擊造成的微裂紋產(chǎn)生和發(fā)展的方向是沿著軸向的,而該方向的裂紋對于該方向的波速來說影響比較小;并且由于壓縮沖擊的... 

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 巖石在靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)循環(huán)荷載下的力學(xué)特性研究
        1.2.2 巖石在循環(huán)動荷載下的力學(xué)特性研究
        1.2.3 循環(huán)荷載作用下巖石的損傷研究
    1.3 研究內(nèi)容
第2章 SHPB實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)介紹
    2.1 概述
    2.2 應(yīng)力波基礎(chǔ)理論
        2.2.1 彈性波控制方程
        2.2.2 兩彈性桿的共軸撞擊
        2.2.3 彈性波在物質(zhì)界面的反射和透射
        2.2.4 彌散效應(yīng)
    2.3 分離式霍普金森壓桿實(shí)驗(yàn)技術(shù)
        2.3.1 基本原理
        2.3.2 桿中應(yīng)變測試
        2.3.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理
        2.3.4 試樣設(shè)計(jì)原則
        2.3.5 端面摩擦效應(yīng)
        2.3.6 波形整形技術(shù)
    2.4 本章小結(jié)
第3章 循環(huán)壓縮沖擊荷載作用下花崗巖的動態(tài)疲勞特性研究
    3.1 試驗(yàn)方案
    3.2 試樣準(zhǔn)備
    3.3 試驗(yàn)設(shè)備
    3.4 試驗(yàn)結(jié)果
        3.4.1 臨界破壞沖擊應(yīng)力σd
        3.4.2 循環(huán)沖擊試驗(yàn)
    3.5 試驗(yàn)結(jié)果分析
        3.5.1 疲勞壽命
        3.5.2 動態(tài)楊氏模量
        3.5.3 軸向應(yīng)變
        3.5.4 P波波速
        3.5.5 裂紋產(chǎn)生情況和破壞形式
    3.6 本章小結(jié)
第4章 循環(huán)拉伸沖擊荷載作用下花崗巖的動態(tài)疲勞特性研究
    4.1 巖石材料的拉伸特性
    4.2 試驗(yàn)方案
    4.3 試樣準(zhǔn)備
    4.4 試驗(yàn)結(jié)果及分析
        4.4.1 動態(tài)劈裂強(qiáng)度
        4.4.2 循環(huán)沖擊劈裂試驗(yàn)
        4.4.3 能量變化
        4.4.4 波速變化
    4.5 本章小結(jié)
第5章 循環(huán)沖擊荷載下?lián)p傷的積累和演化
    5.1 損傷理論概述
    5.2 損傷變量
    5.3 循環(huán)沖擊下疲勞損傷的演化
        5.3.1 壓縮沖擊下?lián)p傷演化
        5.3.2 拉伸沖擊下疲勞損傷演化
    5.4 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
碩士期間發(fā)表論文及科研情況
致謝



本文編號：3722086