基于DIC的泥质白云岩疲劳损伤研究

发布时间：2020-03-18 01:42

【摘要】：泥质白云岩作为一种软岩广泛分布于贵州各地,近年来,随着西部建设的大力推进,泥质白云岩的力学性质越来越受到学者们的关注,泥质白云岩在受力过程中免不了会受到机械、地震等的反复作用,此前虽然已有学者对泥质白云岩的力学特性展开了大量研究,但对于泥质白云岩的疲劳特性还研究甚少,基于此,笔者对泥质白云岩的疲劳特性展开研究,主要做了以下工作:(1)建立基于数字图像相关技术(DIC)的泥质白云岩单轴压缩试验方法,用以观测岩石单轴压缩过程中裂缝的演化过程,并通过对比DIC测出的表观应变与RMT实验机所得的整体应变,进一步验证DIC测试结果的准确性与适用性。(2)通过分析泥质白云岩单轴压缩过程中的应变云图,发现应变云图中数值较大的点与岩石损伤发展密切相关,因此利用应变云图中数值排列在前10%的点定义了损伤因子,并做损伤因子演化图。(3)岩石单轴压缩强度是疲劳加载的参照,本文对泥质白云岩的单轴压缩曲线进行了统计分析,并提出了一种新的估算岩石强度的方法。(4)上限应力、应力幅值和加载频率对泥质白云岩疲劳寿命的影响明显:随着上限应力的增大,泥质白云岩的疲劳寿命呈减小趋势;随着应力幅值的增大,泥质白云岩的疲劳寿命呈减小趋势;随着加载频率的增大,泥质白云岩的疲劳寿命呈增大趋势。(5)分别对一个循环内和不同循环次数下泥质白云岩应变云图的演化规律进行了分析,结果表明,由于疲劳加载频率较大,岩石在一个循环加载内的损伤累积很小,而不同循环次数下的应变云图能很好地反应疲劳过程中裂缝的演化情况。(6)基于DIC技术所得的应变云图,分析了上限应力、应力幅值、加载频率对泥质白云岩疲劳裂缝演化的影响,并从疲劳裂缝演化的角度出发,解释了这3个因素对泥质白云岩疲劳寿命的影响。
【图文】：

波形,疲劳加载,波形,单轴

这使得岩石疲劳的研究困难重重。对于岩石疲劳的加载，学者们主要利用正弦波、方波、三角波等波形（如图1-1 所示）。无论采用哪种波形都要以岩石的单轴强度为基准，但即使是采自同一块岩石上的试样，由于其成因的复杂性，力学特性离散性都较大。林燕清等[9,10]在研究中发现：岩石单轴强度预估的微小偏差会在疲劳寿命中被成百倍、成千倍的放大，因此在疲劳加载前，我们必须找到一种有效的方法来预估岩石的单轴强度。常用的非直接测试岩石单轴强度的方法有：超声波速法、施密特回弹法、点荷载法、冲击强度法、抗崩解耐久性测试法等，国内外学者利用现场和室内实验数据，建了了上述指标与岩石单轴强度间的经验公式，但由于岩石的离散性，这些经验公式的准确性还有待验证。李文[11]发现页岩的强度与密度、纵波波速、点荷载强度的线性相关性都在0.89 以上，此外他还用多元线性回归法（MLR）估算了岩石的抗压强度。解明礼[12]认为影响岩石强度的因素众多，，并且这些因素间具有交互作用，于是他提出了基于 RES 交互作用矩阵的 BP 网络强度预测模型。李文[13]利用干密度和 P 波波速两个参数建立了 P 波模量和页岩、英安斑岩强度的线性关系，结果证明该方法操作简单且精度较高。田忠[14]利用煤田测井曲线构建复合参数，结果表明岩石的抗压强度与复合参数相关性高，利用相关曲线预测的强度与实际强度平均误差为10.59%。陈善乐[15]采用交叉最小二乘支持向量法（DILSSVM）来预估岩石在单轴及三轴受力状态下的强度，该方法相较于经典强度准则对于岩石种类多变的复杂

岩石疲劳,破坏极限,变形规律

贵州大学硕士学位论文承东研究了煤样在三轴循环荷载作用下的变形与强度加载应力-应变曲线受控于三轴压缩应力-应变曲线，似，在强度方面，峰值强度、残余强度与围压成正比有成[26]以高强度白水泥模拟类岩石，在其上预制不同高频循环荷载下的裂纹扩展规律。胡盛斌[27]对岩石内析和热应力分析，研究了充填物对疲劳裂纹扩展的
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU45

【参考文献】