含倾斜裂纹三点弯动态断裂试验研究
发布时间：2021-11-26 13:58
为研究冲击荷载下巷道围岩不同角度径向裂纹的破坏机制,采用落锤冲击加载平台和数字激光动态焦散线实验系统,以有机玻璃为试验材料,设计冲击荷载下半圆孔上不同角度裂纹的三点弯动态断裂试验,记录预制裂纹的角度α的改变对裂纹动态力学行为的影响,通过分析动态应力强度因子和裂纹扩展轨迹的分形维数对实验现象进行归纳总结。研究发现:①预制裂纹角度对裂纹尖端应变能的积累和释放的快慢有较大影响,随着角度的增大,起裂时间变短,起裂更容易,裂纹尖端应变能积累的更快;②裂纹尖端应变能释放的快慢在α=45°两侧表现出不同的规律;③不同角度裂纹的Ⅰ型动态应力强度因子随时间的变化规律具有相似性,但最大值却具有差异性;④不同角度裂纹的扩展轨迹满足一定的分形规律。
【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(08)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
焦散线原理
图1 焦散线原理在焦散线实验的计算中,我可以依据Kalthoff给出的动态作用下Ⅰ、Ⅱ复合型焦散斑的动态应力强度因子的计算公式,将焦散斑的特征尺寸代入即可。
使用有机玻璃板(Polymethyl Methacrylate,PMMA)为试件材料,该材料的动态力学参数参见表1。试件的几何尺寸为200 mm×50 mm×5 mm(长×宽×厚),在试件下底面中间预制一个半径为5 mm的半圆孔,半圆孔的圆心和试件下底面的中点重合,在半圆的圆周上预制方向沿半径延长线,长度为5 mm的裂纹。裂纹与试件底面的夹角(取较小的那个角)为α,如图3所示。改变α共设计6组试验方案,15°,30°,45°,60°,75°,90°。每组方案制作5块试件,一共30个试件。表1 PMMA的动态力学参数Tab.1 Dynamic mechanical parameters of PMMA 弹性模量Ed/(GN·m-2) 泊松比γ 纵波波速cp/(m·s-1) 横波波速cs/(m·s-1) 应力光学常数c/(m2·GN-1) 3.595 0.32 2 125 1 090 0.08
【参考文献】：
期刊论文
[1]巷道内径向裂纹在冲击载荷作用下的起裂与扩展研究[J]. 周磊,朱哲明,董玉清,应鹏,王磊. 采矿与安全工程学报. 2019(02)
[2]动态加载率对巷道内裂纹扩展速度及动态起裂韧度的影响[J]. 周磊,朱哲明,董玉清,应鹏,王磊. 振动与冲击. 2019(04)
[3]空孔-裂纹偏置方式对PMMA冲击断裂动态行为的影响[J]. 杨仁树,陈程,赵勇,丁晨曦,苏洪,郑昌达. 振动与冲击. 2018(20)
[4]巷道内Ⅰ型及Ⅰ/Ⅱ复合型裂纹在冲击载荷作用下的断裂行为分析[J]. 周磊,朱哲明,应鹏,王雄,王蒙. 振动与冲击. 2018(13)
[5]偏置裂纹对含双裂纹PMMA试件动态断裂影响效应研究[J]. 杨立云,张勇进,孙金超,刘宁,程同磊,陈岐范. 矿业科学学报. 2017(04)
[6]含偏置裂纹材料断裂韧性的焦散线实验测试[J]. 李清,曹怀建,杨鸣泽,郭洋,薛耀东,于强. 矿业科学学报. 2017(03)
[7]含缺陷结构的冲击断裂试验研究[J]. 杨仁树,丁晨曦,杨立云,陈程,孙金超. 振动与冲击. 2016(15)
[8]爆破对邻近巷道背爆侧倾斜裂纹影响实验研究[J]. 郭东明,刘康,杨仁树,左建平,范敬冲. 采矿与安全工程学报. 2015(01)
[9]数字激光高速摄影系统及其在爆炸光测力学实验中的应用[J]. 杨立云,许鹏,高祥涛,孙金超. 科技导报. 2014(32)
[10]主应力方向对围岩稳定性的影响[J]. 李元鑫,朱哲明,范君黎. 岩土工程学报. 2014(10)
博士论文
[1]爆炸致裂的岩石动态力学行为与断裂控制试验研究[D]. 李清.中国矿业大学（北京） 2009
本文编号：3520288
【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(08)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
焦散线原理
图1 焦散线原理在焦散线实验的计算中,我可以依据Kalthoff给出的动态作用下Ⅰ、Ⅱ复合型焦散斑的动态应力强度因子的计算公式,将焦散斑的特征尺寸代入即可。
使用有机玻璃板(Polymethyl Methacrylate,PMMA)为试件材料,该材料的动态力学参数参见表1。试件的几何尺寸为200 mm×50 mm×5 mm(长×宽×厚),在试件下底面中间预制一个半径为5 mm的半圆孔,半圆孔的圆心和试件下底面的中点重合,在半圆的圆周上预制方向沿半径延长线,长度为5 mm的裂纹。裂纹与试件底面的夹角(取较小的那个角)为α,如图3所示。改变α共设计6组试验方案,15°,30°,45°,60°,75°,90°。每组方案制作5块试件,一共30个试件。表1 PMMA的动态力学参数Tab.1 Dynamic mechanical parameters of PMMA 弹性模量Ed/(GN·m-2) 泊松比γ 纵波波速cp/(m·s-1) 横波波速cs/(m·s-1) 应力光学常数c/(m2·GN-1) 3.595 0.32 2 125 1 090 0.08
【参考文献】：
期刊论文
[1]巷道内径向裂纹在冲击载荷作用下的起裂与扩展研究[J]. 周磊,朱哲明,董玉清,应鹏,王磊. 采矿与安全工程学报. 2019(02)
[2]动态加载率对巷道内裂纹扩展速度及动态起裂韧度的影响[J]. 周磊,朱哲明,董玉清,应鹏,王磊. 振动与冲击. 2019(04)
[3]空孔-裂纹偏置方式对PMMA冲击断裂动态行为的影响[J]. 杨仁树,陈程,赵勇,丁晨曦,苏洪,郑昌达. 振动与冲击. 2018(20)
[4]巷道内Ⅰ型及Ⅰ/Ⅱ复合型裂纹在冲击载荷作用下的断裂行为分析[J]. 周磊,朱哲明,应鹏,王雄,王蒙. 振动与冲击. 2018(13)
[5]偏置裂纹对含双裂纹PMMA试件动态断裂影响效应研究[J]. 杨立云,张勇进,孙金超,刘宁,程同磊,陈岐范. 矿业科学学报. 2017(04)
[6]含偏置裂纹材料断裂韧性的焦散线实验测试[J]. 李清,曹怀建,杨鸣泽,郭洋,薛耀东,于强. 矿业科学学报. 2017(03)
[7]含缺陷结构的冲击断裂试验研究[J]. 杨仁树,丁晨曦,杨立云,陈程,孙金超. 振动与冲击. 2016(15)
[8]爆破对邻近巷道背爆侧倾斜裂纹影响实验研究[J]. 郭东明,刘康,杨仁树,左建平,范敬冲. 采矿与安全工程学报. 2015(01)
[9]数字激光高速摄影系统及其在爆炸光测力学实验中的应用[J]. 杨立云,许鹏,高祥涛,孙金超. 科技导报. 2014(32)
[10]主应力方向对围岩稳定性的影响[J]. 李元鑫,朱哲明,范君黎. 岩土工程学报. 2014(10)
博士论文
[1]爆炸致裂的岩石动态力学行为与断裂控制试验研究[D]. 李清.中国矿业大学（北京） 2009
本文编号：3520288
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/lxlw/3520288.html
