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煤样三点弯曲裂纹扩展及断裂力学参数研究
被引量：
9
1
作者
王笑然
王恩元
+2 位作者
刘晓斐
李楠
周鑫
《岩石力学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第4期690-702,共13页
煤样裂纹尖端存在着微裂纹聚集的非线性过程区,其影响着试样强度及结构稳定性,并使得煤样断裂过程无法用经典线弹性断裂力学模型来描述。为了更好地认识煤样裂纹扩展非线性力学行为,本文开展以含中心切口煤样为测试对象的三点弯曲实验,...
煤样裂纹尖端存在着微裂纹聚集的非线性过程区,其影响着试样强度及结构稳定性,并使得煤样断裂过程无法用经典线弹性断裂力学模型来描述。为了更好地认识煤样裂纹扩展非线性力学行为,本文开展以含中心切口煤样为测试对象的三点弯曲实验,实现煤样I型张拉裂纹缓慢扩展控制,综合采用声发射和数字图像匹配技术追踪可视化了煤样裂纹扩展全过程,基于等效线弹性断裂力学模型计算煤样断裂力学参数,分析煤样裂纹扩展准则及扩展速度,并与实验测试结果进行对比验证。结果表明:峰前阶段煤样裂纹尖端过程区不断发育,完全发育的过程区长度为7.5 mm,临界张开量为38.4μm;而峰后裂纹扩展阶段过程区长度和临界张开量值保持不变,无应力约束裂纹长度逐渐增大,导致有效裂纹长度也随之变大。整个加载过程中绝大多数声发射事件定位于过程区内,表明声发射主要来源为过程区内的微裂纹活动。根据等效线弹性断裂力学模型计算得出煤样断裂韧度KIC均值为0.316 MPa·√m,临界能量释放率Gc值为39.6~40.4 N/m,这与由RILEM标准计算的煤样断裂能Gf=36.2~39.6 N/m较接近。煤样峰后裂纹扩展满足考虑过程区影响的KI=KIC断裂准则,根据该准则得到理论CMOD–载荷曲线与实验结果吻合较好;且理论和实验结果均表明裂纹扩展速度是非线性的:随着裂纹长度的增大,裂纹扩展速度逐渐降低。
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关键词
采矿工程
三点弯曲
声发射
数字
图像匹配
技术
等效线弹性断裂力学
过程区
断裂力学参数
原文传递
砂岩Ⅰ型断裂的尺寸效应试验研究
被引量：
9
2
作者
彭剑文
李长洪
苗胜军
《工程科学学报》
EI
CSCD
北大核心
2017年第10期1477-1484,共8页
通过对尺寸成等比例的砂岩试样进行三点弯曲试验,研究了Ⅰ型断裂问题中试样尺寸对砂岩断裂参数的影响.结果表明:随着试样尺寸的增大,名义张拉强度减小,名义断裂韧度和破裂过程区长度增大,三者均为试样尺寸的函数.基于试验结果,引入有效...
通过对尺寸成等比例的砂岩试样进行三点弯曲试验,研究了Ⅰ型断裂问题中试样尺寸对砂岩断裂参数的影响.结果表明:随着试样尺寸的增大,名义张拉强度减小,名义断裂韧度和破裂过程区长度增大,三者均为试样尺寸的函数.基于试验结果,引入有效破裂过程区长度cf,建立等效线弹性断裂力学尺寸效应模型,通过理论分析,发现其尺寸效应曲线介于理想脆性和理想塑性材料之间,体现出准脆性材料的尺寸效应特点,并计算得到了不同尺寸试样的破裂过程区长度等断裂参数.为验证该尺寸效应模型在砂岩中的正确性,采用数字图像匹配技术(DIC)测定相应尺寸砂岩试样的破裂过程区长度,测定结果和理论模型计算值相符.
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关键词
岩石力学
尺寸效应
Ⅰ型断裂
破裂过程区
数字
图像匹配
技术
原文传递
题名
煤样三点弯曲裂纹扩展及断裂力学参数研究
被引量：
9
1
作者
王笑然
王恩元
刘晓斐
李楠
周鑫
机构
中国矿业大学煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室
中国矿业大学安全工程学院
中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室
出处
《岩石力学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第4期690-702,共13页
基金
国家自然科学基金资助项目(51934007,51774280)
山东省重大科技创新工程项目(2019JZZY020505)。
文摘
煤样裂纹尖端存在着微裂纹聚集的非线性过程区,其影响着试样强度及结构稳定性,并使得煤样断裂过程无法用经典线弹性断裂力学模型来描述。为了更好地认识煤样裂纹扩展非线性力学行为,本文开展以含中心切口煤样为测试对象的三点弯曲实验,实现煤样I型张拉裂纹缓慢扩展控制,综合采用声发射和数字图像匹配技术追踪可视化了煤样裂纹扩展全过程,基于等效线弹性断裂力学模型计算煤样断裂力学参数,分析煤样裂纹扩展准则及扩展速度,并与实验测试结果进行对比验证。结果表明:峰前阶段煤样裂纹尖端过程区不断发育,完全发育的过程区长度为7.5 mm,临界张开量为38.4μm;而峰后裂纹扩展阶段过程区长度和临界张开量值保持不变,无应力约束裂纹长度逐渐增大,导致有效裂纹长度也随之变大。整个加载过程中绝大多数声发射事件定位于过程区内,表明声发射主要来源为过程区内的微裂纹活动。根据等效线弹性断裂力学模型计算得出煤样断裂韧度KIC均值为0.316 MPa·√m,临界能量释放率Gc值为39.6~40.4 N/m,这与由RILEM标准计算的煤样断裂能Gf=36.2~39.6 N/m较接近。煤样峰后裂纹扩展满足考虑过程区影响的KI=KIC断裂准则,根据该准则得到理论CMOD–载荷曲线与实验结果吻合较好;且理论和实验结果均表明裂纹扩展速度是非线性的:随着裂纹长度的增大,裂纹扩展速度逐渐降低。
关键词
采矿工程
三点弯曲
声发射
数字
图像匹配
技术
等效线弹性断裂力学
过程区
断裂力学参数
Keywords
mining engineering
three-pending bending
acoustic emission(AE)
digital image correlation(DIC)
equivalent linear elastic fracture mechanics(ELEFM)
fracture process zone(FPZ)
fracture parameters
分类号
TD32 [矿业工程—矿井建设]
原文传递
题名
砂岩Ⅰ型断裂的尺寸效应试验研究
被引量：
9
2
作者
彭剑文
李长洪
苗胜军
机构
北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室
出处
《工程科学学报》
EI
CSCD
北大核心
2017年第10期1477-1484,共8页
基金
国家基础研究发展计划资助项目(973计划)(2015CB060200)
文摘
通过对尺寸成等比例的砂岩试样进行三点弯曲试验,研究了Ⅰ型断裂问题中试样尺寸对砂岩断裂参数的影响.结果表明:随着试样尺寸的增大,名义张拉强度减小,名义断裂韧度和破裂过程区长度增大,三者均为试样尺寸的函数.基于试验结果,引入有效破裂过程区长度cf,建立等效线弹性断裂力学尺寸效应模型,通过理论分析,发现其尺寸效应曲线介于理想脆性和理想塑性材料之间,体现出准脆性材料的尺寸效应特点,并计算得到了不同尺寸试样的破裂过程区长度等断裂参数.为验证该尺寸效应模型在砂岩中的正确性,采用数字图像匹配技术(DIC)测定相应尺寸砂岩试样的破裂过程区长度,测定结果和理论模型计算值相符.
关键词
岩石力学
尺寸效应
Ⅰ型断裂
破裂过程区
数字
图像匹配
技术
Keywords
rock mechanics
size effect
Mode I fracture
process zone
digital image correlation
分类号
TU458.3 [建筑科学—岩土工程]
原文传递
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
煤样三点弯曲裂纹扩展及断裂力学参数研究
王笑然
王恩元
刘晓斐
李楠
周鑫
《岩石力学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
9
原文传递
2
砂岩Ⅰ型断裂的尺寸效应试验研究
彭剑文
李长洪
苗胜军
《工程科学学报》
EI
CSCD
北大核心
2017
9
原文传递
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