考虑空间–时间域影响的岩石动态断裂韧度尺寸效应研究

作者：张盛; 安定超^*; 张旭龙; 陈召; 王峥

来源：岩石力学与工程学报, 2022, 41(10): 1981-1992.

DOI：10.13722/j.cnki.jrme.2021.1121

• 岩石力学
• 断裂过程区
• 孕育时间
• 动态断裂韧度
• 尺寸效应
• 虚拟裂纹

为探究岩石动态断裂韧度的尺寸效应，采用直径分别为50,100,150,205mm的中心直裂纹圆盘砂岩试样在分离式霍普金森压杆系统进行动态劈裂加载试验，分析不同尺寸试样动态断裂韧度测试值随尺寸变化的规律。通过虚拟裂纹模型、理论解析，结合动态有限元，确定不同尺寸试样的断裂过程区长度、孕育时间、断裂能，提出了考虑断裂过程区的空间(断裂过程区长度)–时间(断裂过程区孕育时间)域影响的岩石动态断裂韧度确定方法。同时，利用数字图像相关方法实时监测试样表面，探究试样的破坏过程。结果表明：在试样尺寸范围内，岩石断裂韧度测试值随尺寸增加而增加，表现出明显的尺寸效应；断裂过程区长度、孕育时间随试样尺寸增加而增加，意味着贡献的储存能量随尺寸增加，这与断裂能的尺寸效应相一致，间接说明断裂韧度产生尺寸效应的原因；考虑断裂过程区空间–时间域影响，在一定程度上减小了较大尺寸试样(直径150 mm、直径205 mm)断裂韧度的尺寸效应，从整体尺寸上消除尺寸效应的方法还需进一步探究；试样裂纹扩展方向由预制裂纹裂尖向加载端进行，并在加载端形成楔形破坏区。

• 出版日期2022
• 单位河南理工大学