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数字散斑相关方法与应用研究进展 被引量:116
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作者 王怀文 亢一澜 谢和平 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2005年第2期195-203,共9页
数字散斑相关方法(digitalspecklecorrelationmethod,DSCM)作为固体实验力学领域材料表面变形场测量的一种非接触式方法与其它技术相比具有一些独到的优点,其有效性已经在近20年中被众多的应用实例所证明.近年来该方法在理论上逐步完善... 数字散斑相关方法(digitalspecklecorrelationmethod,DSCM)作为固体实验力学领域材料表面变形场测量的一种非接触式方法与其它技术相比具有一些独到的优点,其有效性已经在近20年中被众多的应用实例所证明.近年来该方法在理论上逐步完善,一些现代的数学理论和数学方法(例如:小波变换、遗传算法、神经网络等)逐渐被引入到该方法中;在实验中的各个技术环节上正在逐步的改进,其结果的精度逐步的提高,结果收敛的速度也逐渐的加快;其应用的领域正逐渐从常规材料的测试向一些新型材料测试、从宏观场逐渐向细微观尺度、从常规环境向比较恶劣的环境、从实验室测试逐步向工程现场应用、从静态准静态向动态准动态等方面发展.本文简要介绍了DSCM的基本原理和数学模型,在相关搜索的改进、相关系数的选择、灰度级的重建和图像识别方面的进展以及在材料力学性能测试,微尺度变形场测量等方面的应用.最后就这一实验测量技术的几个可能的发展趋势进行了预测. 展开更多
关键词 微区测量 测试方法 力学性能 数字散斑 固体力学
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断层冲击地压失稳瞬态过程的试验研究 被引量:60
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作者 宋义敏 马少鹏 +1 位作者 杨小彬 姜耀东 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期812-817,共6页
以白光数字散斑相关方法作为试验的观察手段,采用双轴加载方式对一种花岗闪长岩进行直剪摩擦滑动试验,通过搭建高速数据采集系统对断层冲击地压失稳瞬态过程进行研究,观测和分析冲击失稳过程中断层位移演化时间和空间的特征。试验结果表... 以白光数字散斑相关方法作为试验的观察手段,采用双轴加载方式对一种花岗闪长岩进行直剪摩擦滑动试验,通过搭建高速数据采集系统对断层冲击地压失稳瞬态过程进行研究,观测和分析冲击失稳过程中断层位移演化时间和空间的特征。试验结果表明:(1)断层冲击地压发生与侧向压力量值有关,断层冲击地压发生需要满足一定的侧向应力条件,当侧向压力较小时,断层发生稳滑,不会发生冲击地压;(2)随着侧向压力的增加,发生断层冲击的峰值应力增加,断层冲击地压发生时的应力降增加;(3)冲击失稳过程中断层位移演化在时间上表现出间隔滑动特征,并且滑动间隔时间随着侧向压力的增加而增加,断层第一次失稳滑动的距离和滑动速度大于第二次滑动的距离和滑动速度;(4)冲击失稳过程中断层位移演化在空间上表现出滑动的差异性特征,断层不同位置处的失稳滑动量值和滑动演化特征不同,表现出断层观测点的滑动量值随着与加载端的距离增加而增加的趋势。 展开更多
关键词 采矿工程 断层 模型试验 冲击地压 数字散斑相关方法 黏滑
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岩石变形破坏全过程的变形场和能量演化研究 被引量:57
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作者 宋义敏 姜耀东 +2 位作者 马少鹏 杨小彬 赵同彬 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期1352-1356,1365,共6页
以白光数字散斑相关方法作为试验观测手段,通过单轴压缩试验对一种红砂岩变形破坏全过程的变形场和能量演化特征进行研究。利用CCD(charge-coupled device)相机记录试验加载全过程的试件表面散斑场图像,采用数字散斑相关方法对试验图像... 以白光数字散斑相关方法作为试验观测手段,通过单轴压缩试验对一种红砂岩变形破坏全过程的变形场和能量演化特征进行研究。利用CCD(charge-coupled device)相机记录试验加载全过程的试件表面散斑场图像,采用数字散斑相关方法对试验图像进行分析,计算得到了岩石变形破坏过程中试件表面变形场、变形局部化区域的位移错动量值和试件表面变形能密度量值,并对变形局部化带的位移演化和变形能量演化特征进行分析。从试验结果分析得出:岩石试件变形局部化带的位移演化在加载峰值前基本上保持线性演化规律,而其位移错动加速与加载峰值点相对应,岩石试件加载峰值后阶段的承载力变化主要受变形局部化带的位移演化影响;岩石试件在加载过程中的能量释放和能量积累规律与局部化带的演化有关,体现出局部能量释放和整体能量释放两种形式。 展开更多
关键词 变形破坏 数字散斑相关方法 变形局部化 能量演化 失稳
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断层活化与煤岩冲击失稳规律的实验研究 被引量:42
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作者 王涛 姜耀东 +1 位作者 赵毅鑫 张韵一 《采矿与安全工程学报》 EI 北大核心 2014年第2期180-186,共7页
基于义马千秋煤矿21221回采工作面原型,设计了过断层的工作面回采相似模型实验,通过再现断层活化和煤体冲击失稳的物理过程,研究了采动影响下采场覆岩的运动规律和断层应力演化特征,分析了煤层开采引起断层活化的机理。研究发现:邻近断... 基于义马千秋煤矿21221回采工作面原型,设计了过断层的工作面回采相似模型实验,通过再现断层活化和煤体冲击失稳的物理过程,研究了采动影响下采场覆岩的运动规律和断层应力演化特征,分析了煤层开采引起断层活化的机理。研究发现:邻近断层活化时,其正应力和剪应力快速增加,断层滑移危险性增大;工作面沿上盘开采至距离断层25 m时,受采动影响断层出现活化;采动影响增加了断层活化的可能性,工作面煤体承载力的局部失效是引起断层滑移的重要原因,断层滑移对工作面煤体的作用形式表现为非稳态的冲击和加卸载作用。 展开更多
关键词 冲击失稳 断层活化 数字散斑 模型实验
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不同加载速率下岩石变形场演化试验研究 被引量:37
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作者 宋义敏 邢同振 +1 位作者 邓琳琳 赵泽鑫 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期2773-2779,2788,共8页
开展不同加载速率条件下岩石变形场演化特征的试验研究,对岩石安全施工及岩石工程灾害预测预警等具有重要意义。通过不同加载速率下红砂岩单轴压缩试验,在以数字散斑相关方法分析试件变形场的基础上,对加载速率与岩石变形局部化演化特... 开展不同加载速率条件下岩石变形场演化特征的试验研究,对岩石安全施工及岩石工程灾害预测预警等具有重要意义。通过不同加载速率下红砂岩单轴压缩试验,在以数字散斑相关方法分析试件变形场的基础上,对加载速率与岩石变形局部化演化特征、泊松比变化及能量积累和释放特征的对应关系进行分析。结果表明:随着加载速率的增加,岩石试件的峰值强度及脆性呈增加趋势。加载速率越大岩石试件的变形局部化启动应力越接近强度峰值,且变形局部化启动时对应的应力量值总体上呈增加的趋势。在不同量级加载速率下岩石试件泊松比量值差别明显,总体趋势表现为:在岩石试件变形局部化启动前,随着加载速率增加,岩石试件泊松比减小;在岩石试件变形局部化阶段,随着加载速率增加,岩石试件泊松比增大。在能量积累阶段,岩石试件最大变形能密度随加载速率增加而增大;在能量释放过程中,岩石试件能量释放速率随着加载速率增加而增大。 展开更多
关键词 加载速率 变形局部化 数字散斑相关方法 泊松比 能量演化
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霍普金森杆冲击加载煤样巴西圆盘劈裂试验研究 被引量:32
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作者 赵毅鑫 肖汉 黄亚琼 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期286-291,共6页
为研究煤样动态拉伸变形破坏特征,利用分离式霍普金森杆冲击加载系统,对煤样进行冲击条件下巴西圆盘劈裂试验,探讨了冲击速度和煤样中层理倾角对煤样动态抗拉强度、破坏应变及应变率的影响;并通过高速相机和数字散斑图像分析方法,对样... 为研究煤样动态拉伸变形破坏特征,利用分离式霍普金森杆冲击加载系统,对煤样进行冲击条件下巴西圆盘劈裂试验,探讨了冲击速度和煤样中层理倾角对煤样动态抗拉强度、破坏应变及应变率的影响;并通过高速相机和数字散斑图像分析方法,对样品的动态劈裂及表面应变场变化过程进行了初步分析。研究表明:冲击速度和层理倾角对煤样动态拉伸破坏特征有明显影响。冲击速度越大,煤样动态抗拉强度则越大,但其随冲击速度增加的幅度逐渐减小;样品破坏应变在冲击速度为3.5 m/s时出现最大值。在冲击速度相近的情况下,层理与加载方向夹角相垂直时,样品的破坏应变相对较大,而应变率则最小。抗拉强度随层理倾角波动变化。在层理倾角与加载方向平行或非垂直时,煤样主要表现为拉伸破坏;在层理与加载方向非平行或非垂直时,样品表现出基质的拉伸和层理的剪切破坏相伴生。 展开更多
关键词 霍普金森压杆 煤岩 动态拉伸 层理 数字散斑
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光测方法在岩层移动相似模拟实验中的应用 被引量:26
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作者 王怀文 周宏伟 +2 位作者 左建平 王志国 谢和平 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期278-281,共4页
以淮南潘一矿11-2槽煤层2171(1)工作面为工程背景,进行了深部开采情况下上覆岩层的移动和地表沉陷相似材料模型实验.将非接触式的光学测量技术数字散斑相关方法引入到该实验中来,对该方法应用于相似材料模型实验的精度进行了分析,通过... 以淮南潘一矿11-2槽煤层2171(1)工作面为工程背景,进行了深部开采情况下上覆岩层的移动和地表沉陷相似材料模型实验.将非接触式的光学测量技术数字散斑相关方法引入到该实验中来,对该方法应用于相似材料模型实验的精度进行了分析,通过计算得到了不同推进度下的上覆岩层移动的全场等高线云图,分析了上覆岩层的移动规律.结果表明,数字散斑相关方法不仅克服了传统机械点测量方法的某些缺点,同时具有较高的精度,可用于相似材料的模型实验. 展开更多
关键词 数字散斑相关方法 岩层移动 相似模拟实验
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DIGITAL SPECKLE CORRELATION METHOD IMPROVED BY GENETIC ALGORITHM 被引量:27
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作者 MaShaopeng JillGuanchang 《Acta Mechanica Solida Sinica》 SCIE EI 2003年第4期366-373,共8页
The digital speckle correlation method is an important optical metrology for sur- face displacement and strain measurement.With this technique,the whole field deformation in- formation can be obtained by tracking the ... The digital speckle correlation method is an important optical metrology for sur- face displacement and strain measurement.With this technique,the whole field deformation in- formation can be obtained by tracking the geometric points on the speckle images based on a correlation-matching search technique.However,general search techniques suffer from great com- putational complexity in the processing of speckle images with large deformation and the large random errors in the processing of images of bad quality.In this paper,an advanced approach based on genetic algorithms (GA) for correlation-matching search is developed.Benefiting from the abilities of global optimum and parallelism searching of GA,this new approach can complete the correlation-matching search with less computational consumption and at high accuracy.Two experimental results from the simulated speckle images have proved the efficiency of the new approach. 展开更多
关键词 digital speckle correlation method genetic algorithm deformation measurement
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预制裂隙花岗岩的裂纹起裂机理试验研究 被引量:29
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作者 郭奇峰 武旭 +2 位作者 蔡美峰 任奋华 潘继良 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第S02期476-483,共8页
为了探究含裂隙花岗岩材料的裂纹起裂机理,以取自三山岛金矿的花岗岩为研究对象,利用金刚石砂线切割机对试件预制不同倾角的裂隙。采用声发射与表面应变监测等手段,并基于最大畸变能理论对单轴压缩条件下裂隙花岗岩的裂纹起裂强度、起... 为了探究含裂隙花岗岩材料的裂纹起裂机理,以取自三山岛金矿的花岗岩为研究对象,利用金刚石砂线切割机对试件预制不同倾角的裂隙。采用声发射与表面应变监测等手段,并基于最大畸变能理论对单轴压缩条件下裂隙花岗岩的裂纹起裂强度、起裂角以及裂纹扩展路径进行试验与计算。试验结果表明,岩石强度随裂隙倾角的增加呈非线性变化规律,裂隙倾角与加载方向一致时,试件峰值强度最大。裂纹起裂均位于预制裂隙尖端,裂纹起裂角随预制裂隙倾角的增加而单调增加;裂纹起裂强度的变化特征与岩石峰值强度相似,均呈现先降低后增加的规律。当0°<β<90°时,裂隙尖端产生翼型裂纹,随着外荷载增加,反翼型裂纹产生并导致试件失稳破坏;β=0°时,起裂裂纹与裂隙近似平行但未持续扩展,试件呈显著地压剪破坏;β=90°时,裂隙端部受张拉应力作用生成与裂隙近似垂直的张拉裂纹。通过声发射振铃计数突变特征与应力-时间曲线判断,当裂隙倾角β为45°时,起裂强度最小,仅为峰值应力的40%,此类岩石在较低荷载作用下发生破裂,岩石破裂为渐进式,裂纹扩展速度相对较慢;相比之下,裂隙倾角β为0°和90°时,起裂强度较高,岩石的破裂过程较为迅速,裂纹在较高应力作用下起裂并快速扩展导致岩石破坏,呈现出明显的脆性破坏特征,岩石破裂的预判难度较大。以最大畸变能理论为依据的计算结果表明,复合型裂隙的起裂角与裂隙倾角呈单调增加的关系,与最大周向拉应力准则相比,理论计算与试验值吻合程度更高。最大畸变能理论可用于判断单轴加载条件下单裂隙岩石的起裂特征。 展开更多
关键词 预制裂隙花岗岩 单轴压缩 数字散斑 畸变能 起裂角 起裂强度
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冲击载荷作用下岩石动态断裂试验研究 被引量:27
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作者 宋义敏 何爱军 +1 位作者 王泽军 陈浩哲 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期965-970,共6页
以自行研制的可调速落锤冲击试验机进行加载,通过高速相机搭建数据采集系统,采用数字散斑相关方法作为试验的观测方法,开展5组不同预制裂纹长度的花岗岩试件在冲击载荷作用下的动态断裂试验。并对岩石I型裂纹在冲击载荷作用下的位移场... 以自行研制的可调速落锤冲击试验机进行加载,通过高速相机搭建数据采集系统,采用数字散斑相关方法作为试验的观测方法,开展5组不同预制裂纹长度的花岗岩试件在冲击载荷作用下的动态断裂试验。并对岩石I型裂纹在冲击载荷作用下的位移场演化、裂纹动态断裂的裂尖张开位移、裂纹尖端的扩展历史、动态断裂的应力强度因子进行了定量研究。试验结果表明:对于单一试件而言,在落锤开始与岩石试件的边界接触到试件的预制裂纹开始扩展整个过程中,裂纹尖端的应力强度因子KI呈递增趋势,KII与KI相比,相差1~2个数量级。对于不同预制裂纹试件,在落锤冲击加载作用下,总体表现为一定的预制裂纹长度范围内,随着预制裂纹的长度增加,裂纹尖端应力强度因子呈增加的趋势。 展开更多
关键词 数字散斑相关方法 应力强度因子 裂纹扩展速度 岩石断裂 冲击载荷
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隐伏走滑断层破裂扩展特征的实验研究 被引量:24
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作者 代树红 马胜利 +1 位作者 潘一山 罗华春 《地震地质》 EI CSCD 北大核心 2006年第4期635-645,共11页
通过模拟实验研究了基岩中走滑断层在上覆沉积层中的破裂扩展特征,利用白光数字散斑相关方法分析了沉积层表面变形场的演化过程,重点研究了基岩断层位移和沉积层厚度的影响。结果表明,在沉积层厚度一定的情况下,随基岩断层的滑动,沉积... 通过模拟实验研究了基岩中走滑断层在上覆沉积层中的破裂扩展特征,利用白光数字散斑相关方法分析了沉积层表面变形场的演化过程,重点研究了基岩断层位移和沉积层厚度的影响。结果表明,在沉积层厚度一定的情况下,随基岩断层的滑动,沉积层中围绕断层投影线逐渐形成一个变形带以及由张性破裂和剪切破裂组成的破裂带,基岩断层的位移越大,沉积层中的变形带越宽、变形越强烈;但当基岩断层位移超过某一临界值后,变形带宽度将保持稳定,只是变形随断层位移增加而更集中。对于同样的基岩断层位移,沉积层厚度越大,受基岩断层控制的变形破裂带越宽,即基岩断层的影响范围越大;但当沉积层厚度超过某一临界值时,沉积层的变形发生了变化,沉积层表面并不存在与基岩断层走向一致的变形带,而是发育了较大尺度、与基岩断层走向斜交的张剪性破裂带。实验结果意味着,临界断层位移和临界沉积层厚度对于确定隐伏断层发震产生的地表变形和破坏具有重要意义。 展开更多
关键词 隐伏走滑断层 模拟实验 数字散斑相关方法 破裂扩展
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单轴循环加卸载岩石非均匀变形演化特征 被引量:22
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作者 杨小彬 韩心星 +3 位作者 刘恩来 张子鹏 汪腾蛟 张立辉 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期449-456,共8页
为了研究循环加卸载下岩石材料的力学响应机制,开展了花岗岩试件单轴循环加卸载非均匀变形演化试验研究。采用CCD相机对试验过程中试件的变形图像进行采集,基于数字散斑相关方法分析了循环加卸载过程中试件的非均匀变形、局部化影响特... 为了研究循环加卸载下岩石材料的力学响应机制,开展了花岗岩试件单轴循环加卸载非均匀变形演化试验研究。采用CCD相机对试验过程中试件的变形图像进行采集,基于数字散斑相关方法分析了循环加卸载过程中试件的非均匀变形、局部化影响特征参数演化规律。研究发现:随着循环次数的增加,非均匀变形现象越来越明显;非均匀变形统计指标Sw随着加载应力的增大而增大,随着循环次数的增加而加剧;当试件出现局部化现象后,后续循环随着应力的增大及循环次数的增加,其挤压位移和局部化带影响宽度皆有所增大。 展开更多
关键词 循环加卸载 数字散斑相关方法 非均匀变形 局部化 位移
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含孔试样渐进性破坏的表面变形特征 被引量:20
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作者 张天军 张磊 +3 位作者 李树刚 张超 宋爽 包若羽 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期2623-2630,共8页
瓦斯抽采钻孔孔周裂隙漏气是抽采失效的主要原因之一,孔周裂隙扩展在煤体破坏的过程中表现孕育、稳定扩展及迅速扩展3个阶段。为探究孔周裂纹在松软煤体不同破坏阶段的发展特征,开展含孔试样渐进性破坏过程中的孔周裂纹扩展规律研究。... 瓦斯抽采钻孔孔周裂隙漏气是抽采失效的主要原因之一,孔周裂隙扩展在煤体破坏的过程中表现孕育、稳定扩展及迅速扩展3个阶段。为探究孔周裂纹在松软煤体不同破坏阶段的发展特征,开展含孔试样渐进性破坏过程中的孔周裂纹扩展规律研究。将石膏与水以质量比7∶3混合制成类软煤含孔方形试样,进行单轴压缩试验并采用数字散斑相关测量方法(DSCM)获取试样表面全场变形。基于此,提出了利用DSCM系统确定应力门槛值的方法,并将其用于含孔试样渐进性破坏过程的孔周变形精细化分析,利用该方法所确定的应力门槛值可将试样的破坏过程划分为5个阶段,通过提取与计算分析试样表面全场变形数据,得到在不同阶段内试样表面相对位移、以及孔周位移。结果表明:试样表面相对位移发展历经缓慢降低,加速降低以及迅速降低3个阶段,其中加速降低和迅速降低阶段与应力-应变曲线的裂纹稳定扩展和裂纹加速扩展对应;在压缩过程中,由于孔周对称移动造成孔周表面拉伸和压缩错动,最终在表面形成主拉伸裂纹和法向剪切裂纹。 展开更多
关键词 裂纹扩展 数字散斑 渐进性破坏 应力门槛值 孔周位移
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不同加载速率Ⅰ型预制裂纹花岗岩断裂特征研究 被引量:20
14
作者 宋义敏 邢同振 +2 位作者 吕祥锋 赵泽鑫 邓琳琳 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期4369-4376,4384,共9页
以CCD相机配合高速相机搭建试验变形观测系统,开展不同加载速率下含I型预制裂纹花岗岩试件的三点弯试验。利用数字散斑相关方法对试验过程采集的数字散斑图像进行分析,对不同加载速率作用下含I型预制裂纹花岗岩试件裂纹扩展过程中的变... 以CCD相机配合高速相机搭建试验变形观测系统,开展不同加载速率下含I型预制裂纹花岗岩试件的三点弯试验。利用数字散斑相关方法对试验过程采集的数字散斑图像进行分析,对不同加载速率作用下含I型预制裂纹花岗岩试件裂纹扩展过程中的变形演化特征、裂纹扩展速率、裂纹尖端张开位移、裂纹张开角以及初始断裂应力强度因子进行研究,研究结果表明:(1)花岗岩试件初始裂纹扩展速率随着加载速率的增加总体呈线性增加趋势;最大扩展速率随着加载速率增加呈现先较快增加后缓慢增加的变化趋势。(2)不同加载速率作用下,花岗岩试件预制裂纹尖端张开位移均呈现非线性缓慢增长-迅速增长-线性增长的变形趋势,且线性增长阶段曲线斜率随着加载速率的增加而增大。(3)随着加载速率的增加,花岗岩试件初始裂纹张开角先逐渐减小后稳定在0.1^。~0.13^。。(4)随着加载速率的增加,花岗岩试件初始断裂应力强度因子呈指数增长。 展开更多
关键词 数字散斑相关方法 岩石断裂 裂尖张开位移 应力强度因子 裂纹扩展速率 裂纹张开角
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基于数字散斑相关方法测定Ⅰ型裂纹应力强度因子 被引量:17
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作者 代树红 马胜利 +1 位作者 潘一山 王洪山 《实验力学》 CSCD 北大核心 2013年第2期269-276,共8页
提出了一种通过数字散斑相关方法测定金属材料Ⅰ型裂纹尖端位置和应力强度因子的实验方法。实验采用疲劳试验机对含Ⅰ型缺口的Cr12MoV钢试件预制裂纹,通过数字散斑相关方法测试试件在三点弯曲加载条件下裂纹的扩展过程及裂尖区域的位移... 提出了一种通过数字散斑相关方法测定金属材料Ⅰ型裂纹尖端位置和应力强度因子的实验方法。实验采用疲劳试验机对含Ⅰ型缺口的Cr12MoV钢试件预制裂纹,通过数字散斑相关方法测试试件在三点弯曲加载条件下裂纹的扩展过程及裂尖区域的位移场。将位移场数据代入裂尖位移场方程组,采用牛顿-拉普森方法求解含未知参量的裂尖非线性位移场方程组,计算裂尖位置和应力强度因子。实验结果表明,采用该方法可以准确地测定金属材料Ⅰ型裂纹应力强度因子、裂尖位置及裂纹扩展长度,解决了以往研究中因不能准确测定裂纹尖端位置,而无法准确计算Ⅰ型裂纹裂尖断裂参数的难题,揭示了金属材料裂纹扩展过程中应力强度因子演化特征。 展开更多
关键词 数字散斑相关方法 Ⅰ型裂纹应力强度因子 裂纹扩展长度 非线性方法
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数字散斑相关法在高速变形测量中的应用 被引量:16
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作者 陈思颖 黄晨光 段祝平 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第6期735-739,共5页
在SHTB加载装置上利用数字化的高速摄影和采集系统 ,并结合数字散斑相关方法 ,发展了一种光学动态变形测试技术 ,在霍普金森 (Hopkinson)加载装置上实现了具有较高精度和分辨率的位移和变形场的实时光学测量。实验中 ,利用Imacon 790高... 在SHTB加载装置上利用数字化的高速摄影和采集系统 ,并结合数字散斑相关方法 ,发展了一种光学动态变形测试技术 ,在霍普金森 (Hopkinson)加载装置上实现了具有较高精度和分辨率的位移和变形场的实时光学测量。实验中 ,利用Imacon 790高速摄影机以 10 5幅 /s的速度分别拍摄了两组LY12试件的动态拉伸情况 (一维平板拉伸试样和含对称缺口的拉伸试样 ) ,然后运用数字散斑相关方法对其不同时刻的图像进行分析和处理 ,可以得到试样在各个时间点的位移场。最后利用有限元数值模拟技术与实验结果进行了比较 ,验证了整个系统以及数字散斑相关方法用于高速动态测量中的可行性。 展开更多
关键词 信息光学 霍普金森杆 高速摄影 数字散斑相关方法
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深部开采对覆岩破坏移动规律的实验研究 被引量:16
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作者 王志国 周宏伟 +2 位作者 谢和平 左建平 王怀文 《实验力学》 CSCD 北大核心 2008年第6期503-510,共8页
根据淮南矿业集团潘一矿2171(1)工作面开采实践,采用相似材料模拟实验。利用电子经纬仪与数字散斑相关方法相结合监测位移,分析研究了采场上覆岩层的"三带"特征及分布规律,上覆岩层移动发展趋势、演化规律、存在范围及形态,... 根据淮南矿业集团潘一矿2171(1)工作面开采实践,采用相似材料模拟实验。利用电子经纬仪与数字散斑相关方法相结合监测位移,分析研究了采场上覆岩层的"三带"特征及分布规律,上覆岩层移动发展趋势、演化规律、存在范围及形态,以及与开采宽度的关系。结果表明:一定采宽后顶板垮落规律显著,断层下顶板周期断裂步距减小;岩层下沉系数与岩层高度和采厚比成线性关系,上覆岩层沉降具有非对称性;离层裂隙的发生、扩展、闭合受关键岩层的影响和控制。数据分析还表明,数字散斑相关方法具有较高的精度,这一新的研究方法引入,丰富了上覆岩层活动规律的研究手段。本文结果可为指导工程实践提供重要理论依据。 展开更多
关键词 深部开采 上覆岩层移动 相似模拟实验 数字散斑相关方法
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识别断层活动和失稳的热场标志--实验室的证据 被引量:17
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作者 马瑾 马少鹏 +1 位作者 刘培洵 刘力强 《地震地质》 EI CSCD 北大核心 2008年第2期363-382,共20页
利用一套双向伺服系统对含压性和张性雁列断层的标本进行变形实验,实验中应用红外热像仪和接触式测温仪同步记录岩石变形过程中热红外辐射的亮度温度场和温度场的变化;使用数字CCD相机同步采集标本表面的数字图像,并利用数字散斑方法对... 利用一套双向伺服系统对含压性和张性雁列断层的标本进行变形实验,实验中应用红外热像仪和接触式测温仪同步记录岩石变形过程中热红外辐射的亮度温度场和温度场的变化;使用数字CCD相机同步采集标本表面的数字图像,并利用数字散斑方法对采集到的图像进行分析得到位移场和应变场的演化过程。实验结果表明:1)在断层贯通前压性雁列岩桥区温度最高,而张性雁列岩桥区温度最低;数字散斑结果显示压性岩桥区平均应变最高,而张性岩桥区平均应变最低。温度场对两类雁列断层在岩桥区相反的受力状态有清晰的响应,可以为判断断层应力状态提供标志。2)雁列断层经历了从岩桥区应力积累、破坏到断层失稳错动两个变形阶段,升温机制也由应变升温变为摩擦升温;伴随升温机制的转变,在岩桥区观测到断层失稳错动前的破坏降温、温度快速起伏以及升温脉冲等现象,是观测失稳前兆的最佳部位。3)在雁列岩桥区裂纹端点附近观测到升温脉冲,表现为温度快升快降,随后即出现断层带的快速升温。升温脉冲现象可能与裂纹端部的应力奇异集中和破裂扩展引起的应力释放有关。裂纹端部的扩展是断层失稳错动的条件,随后断层带的升温正是断层失稳错动造成的。断层带开始升温发生在失稳前2~3s内,岩桥区的降温发生在失稳前约20s,升温脉冲比断层错动早10~20s,它们是断层失稳错动的短临标志。对断层关键部位的温度变化开展观测与研究对发现断层活动十分重要,变温机制转变阶段对提前觉察断层失稳前兆尤为重要。 展开更多
关键词 雁列断层 温度场 应变场 热红外辐射温度场 热场前兆模式 数字散斑相关方法
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不同瓦斯压力下煤岩三点弯曲断裂特性研究 被引量:15
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作者 殷志强 谢广祥 +1 位作者 胡祖祥 朱传奇 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期424-431,共8页
为探求含瓦斯煤I型裂纹断裂韧度及断裂过程裂纹扩展特性,以原煤制作中心直裂纹半圆盘三点弯曲试样为研究对象,利用自行研制的带视窗的含瓦斯煤岩试验装置,开展了不同瓦斯压力条件下含瓦斯煤I型裂纹断裂特性研究。研究结果表明:在瓦斯赋... 为探求含瓦斯煤I型裂纹断裂韧度及断裂过程裂纹扩展特性,以原煤制作中心直裂纹半圆盘三点弯曲试样为研究对象,利用自行研制的带视窗的含瓦斯煤岩试验装置,开展了不同瓦斯压力条件下含瓦斯煤I型裂纹断裂特性研究。研究结果表明:在瓦斯赋存状态下,随瓦斯压力的增大,I型断裂韧度及断裂能耗呈逐渐降低的趋势;含瓦斯煤试样扰度逐渐增大,试样在破坏前塑性形变逐渐明显;裂纹初始扩展速度显著增加(瓦斯压力由0增加至1.5 MPa时,其初始扩展速度由78 m/s提高至239 m/s),且随裂纹长度的增加,扩展速度明显降低;通过数字散斑方法,清晰的描述试样表面变形及裂纹扩展过程,并得到裂纹扩展前的损伤区域。 展开更多
关键词 含瓦斯煤 半圆盘三点弯曲 断裂韧度 数字散斑
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抛掷爆破对内排土场边坡稳定性影响的试验研究 被引量:15
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作者 梁冰 孙维吉 +1 位作者 杨冬鹏 代树红 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期710-715,共6页
针对黑岱沟露天煤矿抛掷爆破作用下内排土场高台阶边坡稳定性问题,利用相似模拟试验和数字散斑观测方法,研究动载作用下边坡的变形规律。试验结果表明:抛掷爆破可将煤层上覆大量岩石破碎抛掷到采空区,形成沉降漏斗,沉降约17cm,块度较为... 针对黑岱沟露天煤矿抛掷爆破作用下内排土场高台阶边坡稳定性问题,利用相似模拟试验和数字散斑观测方法,研究动载作用下边坡的变形规律。试验结果表明:抛掷爆破可将煤层上覆大量岩石破碎抛掷到采空区,形成沉降漏斗,沉降约17cm,块度较为均匀;抛掷爆破产生的应力波具有很强的方向性,引起内排坡体与煤层底板原岩在交界处发生微小错动,边坡体整体向临空面发生水平位移,且发生沉降,坡体内部沉降位移最大。爆破引起内排土场边坡发生微小的位移,不会引起内排土场发生破坏性的滑移,坡体结构是稳定的。因此,应用相似模拟试验的方法研究动静载荷作用下坡体变形是可行的。 展开更多
关键词 爆破工程 高台阶边坡 稳定性 抛掷爆破 数字散斑相关法 相似性
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