冲击载荷作用下花岗岩产生的电磁辐射研究

发布时间：2021-03-26 12:46

　　冲击载荷作用下花岗岩产生的电磁辐射是物质内部原（分）子剧烈运动的外在表现形式,也是岩石内部矿物组分和断裂损伤的实时动态响应。这种电磁辐射涵盖从射频电磁辐射（无线电波）、红外辐射到可见光,传播速度为光速,并且在真空中也可以传播。狭义的电磁辐射特指射频电磁辐射,是本文的研究重点。开展冲击载荷作用下花岗岩产生电磁辐射的研究,有助于揭示花岗岩内部原（分）子剧烈运动产生电磁辐射的动力学机理,在天体物理、深空探测、航天科技、地球物理、地震监测、爆破工程、岩土工程、采矿工程等领域具有重要的科学价值和应用前景。在准静态压缩实验的基础上,分别以岩石实验机、霍普金森杆、一级轻气炮为加载手段,开展了不同强度冲击载荷作用下花岗岩的压缩实验,建立和发展了同时测定力学和电磁响应的实验系统,并测定了相应的力学和电磁响应。压缩实验结果表明,应变率在10^-410⁴s^-1范围内,电磁辐射频率位于10⁵¹0⁸Hz之间;电磁辐射的频率与压缩应变率成正比,与微裂纹尺寸成反比,... 

【文章来源】：北京理工大学北京市 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：193 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
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第1章 绪论
    1.1 背景与意义
        1.1.1 在深空探测和天体碰撞事件监测中的应用
        1.1.2 在航天器对空间碎片的防护中的应用
        1.1.3 在地震监测中的应用
        1.1.4 在爆破工程、岩土工程和采矿工程中的应用
    1.2 花岗岩结构和物理参数
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 石英组分的压电效应产生的电磁辐射
        1.3.2 断裂产生的电磁辐射
        1.3.3 岩石电磁辐射的其它原因
    1.4 本文主要研究内容
    参考文献
第2章 花岗岩压缩条件下产生的电磁辐射
    2.1 花岗岩电磁辐射的测试原理和测试系统
    2.2 准静态压缩实验
        2.2.1 岩石实验机的力学和电磁响应同步测试系统
        2.2.2 岩样的制备和实验要求
        2.2.3 准静态压缩实验结果和分析
    2.3 动态压缩实验
        2.3.1 分离式霍普金森压杆的力学和电磁响应同步测试系统
        2.3.2 分离式霍普金森压杆实验结果和分析
        2.3.3 一级轻气炮的力学和电磁响应同步测试系统
        2.3.4 一级轻气炮实验结果和分析
    2.4 动态压缩条件下花岗岩电磁辐射的产生机理
        2.4.1 石英组分的压电效应
        2.4.2 电磁辐射与压缩应变率的关系
    2.5 本章小结
    参考文献
第3章 花岗岩拉伸条件下产生的电磁辐射
    3.1 准静态拉伸实验
    3.2 动态拉伸实验
    3.3 单裂纹产生电磁辐射的动力学模型
        3.3.1 穿晶微裂纹诱发电偶极子阻尼振荡理论模型
        3.3.2 不同拉伸加载率下的电磁响应
    3.4 本章小结
    参考文献
第4章 花岗岩断裂产生的电磁辐射
    4.1 准静态半圆弯曲和切槽半圆弯曲实验
    4.2 动态半圆弯曲和切槽半圆弯曲实验
    4.3 不同加载率下花岗岩断裂的电磁响应
        4.3.1 弯拉强度和裂纹起裂韧性的加载率敏感性
        4.3.2 动态断裂的电磁响应
    4.4 电磁辐射强度幅值与穿晶裂纹比例权重的关系
        4.4.1 裂纹尖端的非线性场和穿晶微裂纹的原子理论
        4.4.2 单裂纹产生的电磁辐射强度幅值与穿晶微裂纹比例权重的关系
    4.5 本章小结
    参考文献
第5章 应用实例分析
    5.1 岩石圈-大气层-电离层电磁前兆
        5.1.1 基于孕震模式对地震电磁前兆的分析
        5.1.2 大气层和电离层电磁前兆分析
    5.2 汶川地震电磁前兆的推证与分析
    5.3 电磁辐射方法测量动态裂纹扩展速度
    5.4 本章小结
    参考文献
结论与展望
    全文总结
    本文的创新点
    今后工作展望
攻读学位期间发表论文与研究成果清单
致谢
作者简介



本文编号：3101609