為研究沖擊荷載下巷道圍巖不同角度徑向裂紋的破壞機制,采用落錘沖擊加載平臺和數(shù)字激光動態(tài)焦散線實驗系統(tǒng),以有機玻璃為試驗材料,設計沖擊荷載下半圓孔上不同角度裂紋的三點彎動態(tài)斷裂試驗,記錄預制裂紋的角度α的改變對裂紋動態(tài)力學行為的影響,通過分析動態(tài)應力強度因子和裂紋擴展軌跡的分形維數(shù)對實驗現(xiàn)象進行歸納總結。研究發(fā)現(xiàn):①預制裂紋角度對裂紋尖端應變能的積累和釋放的快慢有較大影響,隨著角度的增大,起裂時間變短,起裂更容易,裂紋尖端應變能積累的更快;②裂紋尖端應變能釋放的快慢在α=45°兩側表現(xiàn)出不同的規(guī)律;③不同角度裂紋的Ⅰ型動態(tài)應力強度因子隨時間的變化規(guī)律具有相似性,但最大值卻具有差異性;④不同角度裂紋的擴展軌跡滿足一定的分形規(guī)律。 

【文章來源】：振動與沖擊. 2020,39(08)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

焦散線原理

圖1 焦散線原理在焦散線實驗的計算中,我可以依據(jù)Kalthoff給出的動態(tài)作用下Ⅰ、Ⅱ復合型焦散斑的動態(tài)應力強度因子的計算公式,將焦散斑的特征尺寸代入即可。

使用有機玻璃板(Polymethyl Methacrylate,PMMA)為試件材料,該材料的動態(tài)力學參數(shù)參見表1。試件的幾何尺寸為200 mm×50 mm×5 mm(長×寬×厚),在試件下底面中間預制一個半徑為5 mm的半圓孔,半圓孔的圓心和試件下底面的中點重合,在半圓的圓周上預制方向沿半徑延長線,長度為5 mm的裂紋。裂紋與試件底面的夾角(取較小的那個角)為α,如圖3所示。改變α共設計6組試驗方案,15°,30°,45°,60°,75°,90°。每組方案制作5塊試件,一共30個試件。表1 PMMA的動態(tài)力學參數(shù)Tab.1 Dynamic mechanical parameters of PMMA 彈性模量Ed/(GN·m-2) 泊松比γ 縱波波速cp/(m·s-1) 橫波波速cs/(m·s-1) 應力光學常數(shù)c/(m2·GN-1) 3.595 0.32 2 125 1 090 0.08

【參考文獻】：
期刊論文
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[9]數(shù)字激光高速攝影系統(tǒng)及其在爆炸光測力學實驗中的應用[J]. 楊立云,許鵬,高祥濤,孫金超.  科技導報. 2014(32)
[10]主應力方向?qū)鷰r穩(wěn)定性的影響[J]. 李元鑫,朱哲明,范君黎.  巖土工程學報. 2014(10)

博士論文
[1]爆炸致裂的巖石動態(tài)力學行為與斷裂控制試驗研究[D]. 李清.中國礦業(yè)大學（北京） 2009



本文編號：3520288