岩石静态与动态断裂韧性的宏细观试验

摘要：

基于直切槽半圆盘弯曲(notched semi-circle bend,NSCB)试件及断裂韧性测试方法,分别对北京房山花岗岩样品实施了静态和动态断裂韧性试验,获得了其静态与动态断裂韧度的定量关系,发现在文中采用的中高应变率条件下,动态断裂韧度值为静态断裂韧度值的1.3～2.6倍.采用不同表面形貌刻画技术(SEM、激光共聚焦显微镜、高速摄像机等)对破坏岩样的表面形貌进行观测与表征,获得了岩石表面的三维重构及其粗糙度,其静态和动态断裂都是呈Ⅰ型裂纹拉伸破坏模式,动态与静态裂纹扩展差异的原因在于应力波在岩样内部界面处的来回反射,诱导微裂纹的萌生、汇合与贯通;裂纹传播过程均经历了加速阶段和减速阶段,裂纹传播速度与其表面三维形貌重构的相对高度变化趋势一致,同样与表面粗糙度变化规律相吻合.岩石静态与动态行为的本质区别是:材料在动态加载时所表现出来的率效应(惯性效应),与材料自身由物理、几何引起的结构效应,此两类效应存在相互抵消、此消彼长的本质属性.

关键词：静态断裂韧性;动态断裂韧性;NSCB;表面形貌;结构效应;动态率效应

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分类号：O319.56(理论力学（一般力学）)

资助基金：国家重点研发计划项目;国家自然科学基金项目项目;清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室资助项目;北方工业大学毓杰项目;北方工业大学科研启动基金项目

在线出版日期：2021-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：799-808