加载速率、温度对岩石类材料动态断裂韧度影响的理论与试验研究及相关机理分析

由于岩石类材料动态断裂问题的复杂性，至今其动态断裂韧度测试不仅方法上没有统一的标准，且不同方法所得到的结果差异也很大。利用巴西圆盘在SHPB上进行冲击加载是研究岩石动态断裂机理的有效手段，通过改变冲击速度和环境温度可实现不同加载速率和不同温度下的动态断裂试验，进而研究其动态断裂韧度的加载速率相关性及温度相关性。本项申请主要研究内容包括：1.对无中心裂纹的巴西圆盘岩石试件进行压缩和冲击压缩,揭示其应变率相关性和温度相关性，建立能反映其变形破坏特征的本构关系；2.利用带有环境温度箱的SHPB装置对不同尺寸的中心裂纹圆盘试件加载，实施不同加载速率、不同环境温度下的动态断裂试验；3.利用有限元分析寻找试件尺寸与试验系统的匹配关系，形成可靠有效的表征试验技术；4.结合断口电镜分析，研究裂纹的起裂和扩展，揭示加载速率和温度对岩石类材料动态断裂韧度的影响，进而研究岩石材料动态加载下的破坏机理。