静-动态加载条件下岩石断裂特性及断口形貌特征研究

• 作者: 满轲 刘晓丽 宋志飞 宋小软 程海丽 郭占峰 柳宗旭 于云鹤
• 来源期刊: 中南大学学报（自然科学版）
• 关键词: 静态断裂韧度 动态断裂韧度 动态传播韧度 NSCB 细观表面形貌
• 年，卷（期）: 2021,（8）
• 页码范围: 2876-2886
• 页数: 11页
• 分类号: O319.56
• 语种: 中文
• DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2021.08.032

摘要

采用直切槽半圆盘弯曲型试件,对北京房山花岗岩样品进行静态断裂韧性和动态断裂韧性试验,获得其静态断裂韧度与动态断裂韧度的定量关系;采用不同表面形貌刻画技术,对破坏岩样的表面形貌进行观测与表征,获得岩石表面的三维重构及其粗糙度.研究结果表明:在中高应变率条件下,动态断裂韧度一般为静态断裂韧度的1.3～2.6倍,动态传播韧度为动态起裂韧度的3～4倍,静态断裂韧度的8～10倍;其静态和动态断裂都呈I型裂纹拉伸破坏模式.同时,在静态韧性测试中,裂纹断裂模式主要为沿晶断裂,穿晶断裂相对较少;而在动态韧性测试中,裂纹断裂模式主要为沿晶和穿晶耦合断裂.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.岩石静态行为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存在相互抵消、此消彼长的本质属性.