霍普金森杆冲击压缩单裂纹圆孑L板的岩石动态断裂韧度试验方法

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Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｏｐｅｎｉｎｇ — ｍｏｄｅ（ｍｏｄｅ — Ｉ、ｄｙｎａｍｉｃｒｆａｃｔｕｒｅｅｘｐｅｉｒｍｅｎｔｆｏｒａｓａｎｄｓｔｏｎｅｗａｓｐｅｒｆｏｒｍｅｄｂｙｕｓｉｎｇ
ｄｙｎａｍｉｃｒｆａｃｔｕｒｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆｒｏｃｋｗａｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｂｙｔｗｏｍｅｔｈｏｄｓｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｉｆｒｓｔｏｎｅｗａｓｔｈｅ
ＮＩＭｉｎ，ＧＯＵＸｉａｏ．ｐｉｎｇ，ＷＡＮＧＱｉ。ｚｈｉ，＇
（１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＨｙｄｒａｕｌｉｃｓａｎｄＭｏｕｎｔａｉｎＲｉｖｅｒＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００６５，Ｃｈｉｎａ；
２．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＧｅｏＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＤｅｅｐＵｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ；
ｓｍａｌｌｅｒｔｈａｎｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｅｘｐｅｉｍｅｒｎｔａｌ — ｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｂｙ３５％－６２％：ｆｏｒｓｐｅｃｉｍｅｎｓｗｉｔｈｄｉｍｅｎｓｉｏｎｌｅｓｓ
ＴＥＳＴＭＥＴＨｏＤＦｏＲＲｏＣＫＤＹＮＡＭＩＣＦＲＡＣＴＵＲＥＴｏＵＧＨＮＥＳＳＵＳＩＮＧＳＩＮＧＬＥＣＬＥＡＶＡＧＥＤＲＩＬＬＥＤＣｏＭＰＲＥＳＳｌＯＮＳＰＥＣＩＭＥＮＩＭＰＡＣＴＥＤＢＹＳＰＬＩＴＨｏＰＩ（ＩＮＳｏＮＰＲＥＳＳＵＲＥＢＡＲ
收稿日期：２０１１－０７．０６；修改日期：２０１２－０３．２７
基金项目：国家自然科学基金项目（５１１７９１１５）；博士点基金项目（２００８０６１０００４２）
通讯作者：王启智（１９４６－），男，浙江嘉兴人，教授，博士，博导，从事岩石和混凝土等材料和结构的损伤、失效和断裂研究
ｓｉｎｇｌｅｃｌｅａｖａｇｅｄｒｉｌｌｅｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ（ＳＣＤＣ）ｓｐｅｃｉｍｅｎｓｉｍｐａｃｔｅｄｂｙｓｐｌｉｔＨｏｐｋｉｎｓｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅｂａｒ（ＳＨＰＢ）．Ｔｈｅ
方法是实验一数值法：由ＳＨＰＢ弹性杆上应变片获得作用在试件上的加载力，然后输入有限元分析程序求得试样裂
尖动态应力强度因子，对应于裂尖起裂时刻的动态应力强度因子即为材料动态断裂韧度值；第２种方法是准静态法：将载荷峰值代入静态应力强度因子公式确定动态断裂韧度。２种方法的结果差异较大，对无量纲裂纹长度ａ／Ｒ＝０．６４（Ａ组）试样，准静态方法确定的断裂韧度值要比实验．数值法确定的断裂韧度值平均要小３５％～６２％；对无量纲裂纹长度ａ／Ｒ＝１．６１（Ｂ组）试样，准静态方法的计算结果比实验数值法的计算结果平均要小７２％～８３％。从原理上讲，
ｃｒａｃｋｌｅｎｇｔｈａ／Ｒ＝１．６１（ｇｒｏｕｐＢ），ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｑｕａｓｉ－ｓｔａｔｉｃｍｅｔｈｏｄｗｅｒｅｓｍａｌｌｅｒｈａｔｎｈｅｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅ
３．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇａｎｄＡｐｐｌｉｅｄＭｅｃｈａｎｉｃｓ，ＳｉｃｈｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００６５，Ｃｈｉｎａ）
苟小平（１９８６－），男，四川巴中人，硕士，从事岩石动态断裂研究（Ｅ — ｍａｉｌ：ｇｏｕｘｉａｏｐｉｎｇ２００６＠１２６．ｅｏｍ）．
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工
程
力
学
ｓｐｅｃｉｍｅｎｓｗｉｔｈｄｉｍｅｎｓｉｏｎｌｅｓｓｃｒａｃｋｌｅｎｇｔｈａ／Ｒ＝Ｏ．６４（ｇｒｏｕｐＡ），ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｑｕａｓｉ — ｓｔａｔｉｃｍｅｔｈｏｄｗｅｒｅ
ｉｎｔｅｎｓｉｔｙｆａｃｔｏｒａｔｔｈｅｃｒａｃｋｔｉｐｏｆｓｐｅｃｉｍｅｎｓ，ａｎｄｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｆｒａｃｔｕｒｅｔｏｕｇｎｅｈｓｓｉｓｈｅｔｓｔｒｅｓｓｉｎｔｅｎｓｉｙｔｆａｃｔｏｒｔａ
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ｉｎｐｕｔｔｅｄｔｏｔｈｅｆｏｒｍｕｌａｏｆａｓｔａｔｉｃｓｔｒｅｓｓｉｎｔｅｎｓｉｙｔｆａｃｔｏｒｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｆｒａｃｔｕｒｅｔｏｕｇｎｅｈｓｓ．Ｌａｒｇｅ
霍普金森杆冲击压缩单裂纹圆孑Ｌ板的岩石动态断裂韧度试验方法
倪敏，一，苟小平一，王启智１，２，３
３．四川大学土木工程及应用力学系，成都６１００６５）（１．水力学及山区河流开发保护国家重点实验室，成都６１００６５：２．深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，北京１０００８３
ｅｘｐｅｉｒｍｅｎｔａ１．ｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｂｙ７２％－８３％．Ｉｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅ．ｈｅｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ — ｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｍｅａｓｕｒｅｒｏｃｋｄｙｎａｍｉｃｆｒａｃｔｕｒｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓｍｏｒｅｒｅａｓｏｎａｂｌｙｔｈａｎｔｈｅｑｕａｓｉ — ｓｔａｔｉｃｍｅｔｈｏｄ．
ｔｈｅｔｉｍｅｏｆｄｙｎａｍｉｃｒａｆｃｔｕｒｅｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ；ｔｈｅｓｅｃｏｎｄｏｎｅｗａｓｔｈｅｑｕａｓｉ — ｓｔａｔｉｃｍｅｔｈｏｄ：ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｌｏａｄｗａｓ
（Ｅ－ｍａｉｌ：ｑｚｗａｎｇ２００４＠１６３．ｃｏｍ）．作者简介：倪敏（１９８６－），男，湖北石首人，硕士，从事岩石动态断裂研究（Ｅ．ｍａｉｌ：ｅｎｊｏｙｓｅｌｆｎｉｍｉｎ＠１６３．ｃｏｎ）ｒ；
实验．数值法比准静态法能更合理地测定岩石的动态断裂韧度。
关键词：压缩单裂纹圆孔板：分离式霍普金森压杆；岩石动态断裂韧度；实验一数值法；准静态法
中图分类号：０３４６．１文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．６０５２￣．ｉｓｓｎ．１０００．４７５０．２０１１．０７．０４２４
ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｏｆｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｆｏｕｎｄｂｅｗｅｔｅｎｔｈｅｅｘｐｅｉｍｅｒｎｔａ１．．ｎｍｅｕｉｃｒａｌｍｅｔｈｏｄａｎｄｔｈｅｑｕａｓｉ — －ｓｔａｔｉｃｍｅｔｈｏｄ：ｆｏｒ
摘
要：对压缩单裂纹圆孔板（ｓｉｎｇｌｅｃｌｅａｖａｇｅｄｒｉｌｌｅｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ－ＳＣＤＣ）砂岩试样，利用分离式霍普金森压杆
（ＳＨＰＢ）冲击加载，进行了岩石张开型（Ｉ型）动态断裂实验。分别采用wenku.baidu.com２种方法确定砂岩的动态断裂韧度，第１种
第３０卷第１期
２０１３年１月
Ｖｏ１．３０Ｎｏ．１
Ｊａｎ．２０１３
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力
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ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＭＥＣＨＡＮＩＣＳ
文章编号：１０００ — ４７５０（２０１３）０１－０３６５ — ０８