基于3D-DIC技术的砂岩变形局部化荷载速率效应试验研究
发布时间：2021-01-15 17:43
利用可视化三轴压缩伺服控制试验系统研究了不同加载速率条件下砂岩的变形局部化特征。通过3D-DIC测试系统,获得了砂岩在三轴应力条件下的轴向及径向应变场云图,分析了加载速率对砂岩变形局部化的影响规律。研究表明:在峰值强度前,砂岩表面变形较为均匀;在峰值强度时出现应变集中现象,且在峰后阶段迅速扩展,最终形成贯穿试样表面的变形局部化带;随着荷载速率增加,砂岩的峰值强度、弹性模量、泊松比、峰值点轴向应变和峰值点径向应变均增大;当荷载速率从1×10–6 s–1增大到1×10–3 s–1时,变形局部化启动应力随之增大,且轴向及径向变形局部化启动应力水平即比值σA/σpeak和σR/σpeak分别从峰后的92.00%、93.75%变至峰前的97.17%、96.00%,表明砂岩变形局部化具有较为明显的荷载速率效应。
【文章来源】：岩土力学. 2020,41(11)北大核心
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
试验砂岩试件Fig.1Speckledsandstonespecimen.(b)散斑试件
第11期彭守建等：基于3D-DIC技术的砂岩变形局部化荷载速率效应试验研究3593(a)砂岩试件(b)散斑试件图1试验砂岩试件Fig.1Speckledsandstonespecimen.图2透明压力室Fig.2Transparentpressurechamber.试验所用3D-DIC系统[27]主要由用于图像采集的硬件系统和用于图像处理的软件系统组成。其中硬件系统的相机共有6个，被分成3组三维图像采集单元，分别为L1、L2和L3，它们均匀地环绕在透明压力室周围，图3为相机布置示意图。图3相机布置示意图Fig.3Schematicdiagramofcameralayout.通过3D-DIC系统可实现三轴压缩条件下砂岩表面全场变形、局部变形以及变形局部化带演化过程的可视化观测，但由于可视化三轴压力室的腔体空间限制，目前尚不能360°全方位观察试样表面裂纹扩展过程。可视化三轴压缩伺服控制试验系统和3D-DIC测试系统如图4所示。图4可视化三轴压缩伺服控制试验系统和3D-DIC观测系统Fig.4Visualtriaxialcompressionservocontroltestsystemand3D-DICobservationsystem.2.3试验方案开展了以砂岩为研究对象的三轴压缩试验，试验中围压设定为3MPa，加载速率分别为：10–6、10–5、10–4、10–3s–1，在每种试验条件下重复3次试验。具体的试验方案如表1所示。表1试验方案Table1Experimentsandparameters.岩石类型含水状态围压/MPa加载速率/s–1试样数砂岩饱水31×10–6每个条件下重复3个试样砂岩饱水31×10–5每个条件下重复3个试样砂岩饱水31×10–4每个条件下重复3个试样砂岩饱水31×1
第11期彭守建等：基于3D-DIC技术的砂岩变形局部化荷载速率效应试验研究3593(a)砂岩试件(b)散斑试件图1试验砂岩试件Fig.1Speckledsandstonespecimen.图2透明压力室Fig.2Transparentpressurechamber.试验所用3D-DIC系统[27]主要由用于图像采集的硬件系统和用于图像处理的软件系统组成。其中硬件系统的相机共有6个，被分成3组三维图像采集单元，分别为L1、L2和L3，它们均匀地环绕在透明压力室周围，图3为相机布置示意图。图3相机布置示意图Fig.3Schematicdiagramofcameralayout.通过3D-DIC系统可实现三轴压缩条件下砂岩表面全场变形、局部变形以及变形局部化带演化过程的可视化观测，但由于可视化三轴压力室的腔体空间限制，目前尚不能360°全方位观察试样表面裂纹扩展过程。可视化三轴压缩伺服控制试验系统和3D-DIC测试系统如图4所示。图4可视化三轴压缩伺服控制试验系统和3D-DIC观测系统Fig.4Visualtriaxialcompressionservocontroltestsystemand3D-DICobservationsystem.2.3试验方案开展了以砂岩为研究对象的三轴压缩试验，试验中围压设定为3MPa，加载速率分别为：10–6、10–5、10–4、10–3s–1，在每种试验条件下重复3次试验。具体的试验方案如表1所示。表1试验方案Table1Experimentsandparameters.岩石类型含水状态围压/MPa加载速率/s–1试样数砂岩饱水31×10–6每个条件下重复3个试样砂岩饱水31×10–5每个条件下重复3个试样砂岩饱水31×10–4每个条件下重复3个试样砂岩饱水31×1
【参考文献】：
期刊论文
[1]冻融腐蚀后大理岩变形局部化规律研究[J]. 孙琦,姚念希,张淑坤,于阳. 地下空间与工程学报. 2020(01)
[2]等幅循环加载岩石变形局部化带位移演化规律[J]. 杨小彬,韩心星,王逍遥,张子鹏. 煤炭学报. 2019(04)
[3]3D-DIC系统在岩石力学试验中的应用[J]. 大久保诚介,汤杨,许江,彭守建,陈灿灿,严召松. 岩土力学. 2019(08)
[4]单轴压类岩石试件应变局部化位置、方向及预警应用研究[J]. 王杰,贡京伟,赵泽印. 岩土力学. 2018(S2)
[5]单轴加载过程中砂岩声学特性研究[J]. 胡明明,周辉,张勇慧,张传庆,高阳,胡大伟,卢景景. 岩土力学. 2018(12)
[6]侧向卸荷条件下冻结砂岩变形特性[J]. 董西好,杨更社,田俊峰,荣腾龙,贾海梁,刘慧. 岩土力学. 2018(07)
[7]基于数字图像相关方法的单轴压缩煤样应变局部化过程试验[J]. 王学滨,侯文腾,潘一山,董伟. 煤炭学报. 2018(04)
[8]不同加载速率下岩石变形场演化试验研究[J]. 宋义敏,邢同振,邓琳琳,赵泽鑫. 岩土力学. 2017(10)
[9]可视化三轴压缩伺服控制试验系统的改进和应用[J]. 大久保诚介,汤杨,许江,彭守建,张海龙. 岩石力学与工程学报. 2017(S1)
[10]基于无网格法的含缺陷岩石变形局部化数值模拟研究[J]. 李术才,孙超群,许振浩,李利平,张延欢,吴静,周轮. 岩土力学. 2016(S1)
本文编号：2979240
【文章来源】：岩土力学. 2020,41(11)北大核心
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
试验砂岩试件Fig.1Speckledsandstonespecimen.(b)散斑试件
第11期彭守建等：基于3D-DIC技术的砂岩变形局部化荷载速率效应试验研究3593(a)砂岩试件(b)散斑试件图1试验砂岩试件Fig.1Speckledsandstonespecimen.图2透明压力室Fig.2Transparentpressurechamber.试验所用3D-DIC系统[27]主要由用于图像采集的硬件系统和用于图像处理的软件系统组成。其中硬件系统的相机共有6个，被分成3组三维图像采集单元，分别为L1、L2和L3，它们均匀地环绕在透明压力室周围，图3为相机布置示意图。图3相机布置示意图Fig.3Schematicdiagramofcameralayout.通过3D-DIC系统可实现三轴压缩条件下砂岩表面全场变形、局部变形以及变形局部化带演化过程的可视化观测，但由于可视化三轴压力室的腔体空间限制，目前尚不能360°全方位观察试样表面裂纹扩展过程。可视化三轴压缩伺服控制试验系统和3D-DIC测试系统如图4所示。图4可视化三轴压缩伺服控制试验系统和3D-DIC观测系统Fig.4Visualtriaxialcompressionservocontroltestsystemand3D-DICobservationsystem.2.3试验方案开展了以砂岩为研究对象的三轴压缩试验，试验中围压设定为3MPa，加载速率分别为：10–6、10–5、10–4、10–3s–1，在每种试验条件下重复3次试验。具体的试验方案如表1所示。表1试验方案Table1Experimentsandparameters.岩石类型含水状态围压/MPa加载速率/s–1试样数砂岩饱水31×10–6每个条件下重复3个试样砂岩饱水31×10–5每个条件下重复3个试样砂岩饱水31×10–4每个条件下重复3个试样砂岩饱水31×1
第11期彭守建等：基于3D-DIC技术的砂岩变形局部化荷载速率效应试验研究3593(a)砂岩试件(b)散斑试件图1试验砂岩试件Fig.1Speckledsandstonespecimen.图2透明压力室Fig.2Transparentpressurechamber.试验所用3D-DIC系统[27]主要由用于图像采集的硬件系统和用于图像处理的软件系统组成。其中硬件系统的相机共有6个，被分成3组三维图像采集单元，分别为L1、L2和L3，它们均匀地环绕在透明压力室周围，图3为相机布置示意图。图3相机布置示意图Fig.3Schematicdiagramofcameralayout.通过3D-DIC系统可实现三轴压缩条件下砂岩表面全场变形、局部变形以及变形局部化带演化过程的可视化观测，但由于可视化三轴压力室的腔体空间限制，目前尚不能360°全方位观察试样表面裂纹扩展过程。可视化三轴压缩伺服控制试验系统和3D-DIC测试系统如图4所示。图4可视化三轴压缩伺服控制试验系统和3D-DIC观测系统Fig.4Visualtriaxialcompressionservocontroltestsystemand3D-DICobservationsystem.2.3试验方案开展了以砂岩为研究对象的三轴压缩试验，试验中围压设定为3MPa，加载速率分别为：10–6、10–5、10–4、10–3s–1，在每种试验条件下重复3次试验。具体的试验方案如表1所示。表1试验方案Table1Experimentsandparameters.岩石类型含水状态围压/MPa加载速率/s–1试样数砂岩饱水31×10–6每个条件下重复3个试样砂岩饱水31×10–5每个条件下重复3个试样砂岩饱水31×10–4每个条件下重复3个试样砂岩饱水31×1
【参考文献】：
期刊论文
[1]冻融腐蚀后大理岩变形局部化规律研究[J]. 孙琦,姚念希,张淑坤,于阳. 地下空间与工程学报. 2020(01)
[2]等幅循环加载岩石变形局部化带位移演化规律[J]. 杨小彬,韩心星,王逍遥,张子鹏. 煤炭学报. 2019(04)
[3]3D-DIC系统在岩石力学试验中的应用[J]. 大久保诚介,汤杨,许江,彭守建,陈灿灿,严召松. 岩土力学. 2019(08)
[4]单轴压类岩石试件应变局部化位置、方向及预警应用研究[J]. 王杰,贡京伟,赵泽印. 岩土力学. 2018(S2)
[5]单轴加载过程中砂岩声学特性研究[J]. 胡明明,周辉,张勇慧,张传庆,高阳,胡大伟,卢景景. 岩土力学. 2018(12)
[6]侧向卸荷条件下冻结砂岩变形特性[J]. 董西好,杨更社,田俊峰,荣腾龙,贾海梁,刘慧. 岩土力学. 2018(07)
[7]基于数字图像相关方法的单轴压缩煤样应变局部化过程试验[J]. 王学滨,侯文腾,潘一山,董伟. 煤炭学报. 2018(04)
[8]不同加载速率下岩石变形场演化试验研究[J]. 宋义敏,邢同振,邓琳琳,赵泽鑫. 岩土力学. 2017(10)
[9]可视化三轴压缩伺服控制试验系统的改进和应用[J]. 大久保诚介,汤杨,许江,彭守建,张海龙. 岩石力学与工程学报. 2017(S1)
[10]基于无网格法的含缺陷岩石变形局部化数值模拟研究[J]. 李术才,孙超群,许振浩,李利平,张延欢,吴静,周轮. 岩土力学. 2016(S1)
本文编号：2979240
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