盐岩静动态拉伸力学性能初步实验研究
水分与冻融环境下岩石动态拉伸试验及细观分析
水分与冻融环境下岩石动态拉伸试验及细观分析闻名;许金余;王鹏;刘石;方新宇;刘少赫【摘要】利用直径为100 mm的分离式霍普金森压杆(SHPB)装置与电液伺服压力试验机,进行不同含水率及冻融环境下砂岩试件的动静态劈裂抗拉试验,而后对试件破坏断口进行电镜扫描观察(SEM),立足于细观尺度分析断口形貌特征,并对断口裂隙网络进行量化处理.试验结果表明:饱水、冻融循环处理均会削弱岩样的静动态拉伸强度,其中动态拉伸强度表现出显著的应变率增强效应;基于动态拉伸强度定义软化系数与抗冻系数,该软化系数随应变率的增长近似指数下降,而抗冻系数随应变率的增长近似指数上升;红砂岩破坏断口细观形貌特征主要有3类,分别对应不同的宏观力学性质.以裂隙网络的面积作为损伤变量,探究动态劈拉破坏中的水-应变率效应、冻融-应变率效应对岩石内部损伤扩展的影响,并基于此分析了不同状态下红砂岩的动态劈裂破坏机理,对寒区岩体工程的建设、后期维护具有一定指导意义.%By using a hydraulic and servo-controlled pressure testing machine and a split Hopkinson pressure bar (SHPB) with a diameter of 100 mm,splitting tensile tests of sandstone with different moisture contents and cycles of freeze-thaw were carried out to study the static and dynamic mechanical properties of sandstone.Then the mesostructure of fracture was analysed base on microscale by pictures obtained through the scanning electron microscope (SEM),tensile failure rules of red sandstone was acquired bythe quantitatively processing of fracture network.The results indicatethat,the tensile strength of red sandstone decreases with moisture contents and cycles of freeze-thaw,and the dynamic tensile strength exhibits obvious strain rate hardening effect.The softening coefficient andthe coefficient of frost resistance of red sandstone are defined with the dynamic tensile strength,the softening coefficient decreases with strain rate,while the coefficient of frost resistance increases strain rate.There are three main fracture microstructure characteristics,corresponding to different macromechanical properties.In the area of the fracture network as damage variable,the rock internal damage extension was analyzed by exploring water-strain rate effect and freeze-thaw-strain rate effect in the dynamic splitting tensile damage.And then the dynamic fracturing mechanism of red sandstone under different conditions was analyzed.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2017(036)020【总页数】7页(P6-11,36)【关键词】岩石力学;水岩相互作用;冻融;拉伸特性;细观结构;损伤量化【作者】闻名;许金余;王鹏;刘石;方新宇;刘少赫【作者单位】空军工程大学机场建筑工程系,西安710038;空军工程大学机场建筑工程系,西安710038;西北工业大学力学与土木建筑学院,西安710072;空军工程大学机场建筑工程系,西安710038;空军工程大学机场建筑工程系,西安710038;空军工程大学机场建筑工程系,西安710038;空军工程大学机场建筑工程系,西安710038【正文语种】中文【中图分类】TU45岩石的风化即在多种因素作用下，岩体出现破碎、疏松及矿物成分次生变化的现象，而水分及冻融循环是引起岩石风化的主要原因。
2种岩石直接拉压作用下的力学性能试验研究
第29卷第3期岩石力学与工程学报V ol.29 No.3 2010年3月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering March，2010 2种岩石直接拉压作用下的力学性能试验研究李地元1，2，李夕兵1，LI C CHARLIE2(1. 中南大学资源与安全工程学院，湖南长沙 410083；2. 挪威科技大学，挪威特隆赫姆 7491)摘要：利用Instron1342液压伺服机对2种典型硬岩和软岩试样进行单轴试验，包括单轴压缩试验和直接拉伸试验，研究这两种岩石在直接拉压作用下的力学性能，对比2种岩石的单轴抗压强度和单轴拉伸强度。
试验过程中监测岩石试样的轴向应变和水平应变，并记录岩石试样的声发射特征，得到2种岩石在单轴拉压下的应力–应变曲线和声发射计数率曲线，对比2种岩石在单轴拉压下的声发射变化规律。
试验发现，直接拉伸下2种岩石在加载初期较大范围内基本无声发射事件发生，直到破坏前声发射事件数才突然增大。
讨论2种岩石在不同加载模式下的弹性模量和泊松比变化关系，发现单轴压缩下，硬岩的弹性模量随载荷变化先增大而后趋于稳定，当载荷超过单轴抗压强度的80%时又变小；而单轴拉伸下，硬岩的弹性模量初始较大，随后随着载荷增大而逐渐减小。
单轴压缩下2种岩石的泊松比为0.2～0.3，而单轴拉伸下岩石的泊松比很小，几乎可以忽略。
比较2种岩石的破坏角、内摩擦角以及黏聚力，讨论2种岩石在直接拉压作用下的不同破坏模式。
利用三维表面形貌扫描仪对直接拉伸试样的破坏断面进行三维扫描，得到破坏面细观结构图和裂纹面表面粗糙度曲线。
关键词：岩石力学；单轴压缩；直接拉伸试验；硬岩；软岩；声发射；三维表面扫描中图分类号：TU 45 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2010)03–0624–09EXPERIMENTAL STUDIES OF MECHANICAL PROPERTIES OF TWO ROCKS UNDER DIRECT COMPRESSION AND TENSIONLI Diyuan1，2，LI Xibing1，LI C CHARLIE2(1. School of Resources and Safety Engineering，Central South University，Changsha，Hunan410083，China；2. The Norwegian University of Science and Technology，Trondheim7491，Norway)Abstract：Uniaxial tests are carried out on two types of hard and soft rocks by using Instron 1342 hydro-servo- controlled machine，including uniaxial compression tests and direct tensile tests. The mechanical properties of these two rocks are obtained. The uniaxial compression strength(UCS) and the uniaxial tensile strength of the two rocks are compared. Both the axial strain and the lateral strain of the specimens are logged during the tests；and the acoustic emission(AE) of the specimens is monitored by the AE sensor. The stress-strain curves and the AE counts rate curves of the two rocks are obtained under direct compression and tension. The AE characteristics of the two rocks are studied. It is found that under direct tension there are almost none of AE events during the loading process until close to the final failure. The variations of elastic modulus and the Poisson′s ratio with the applied loads are compared between the two rocks. It shows that under compression，the initial elastic modulus of hard rock is relatively small at the beginning stage and then increases to a stable value when the stress is within its 80% of UCS；and then it decreases until the final failure. By contrast，under tension，the elastic modulus of hard rock is relatively large at the beginning stage and then decreases with loading. The Poisson′s ratios of the two rocks are收稿日期：2009–09–04；修回日期：2009–12–03基金项目：国家自然科学基金资助项目(10872218，50674107)；挪威研究基金联合资助项目(NFR/NTNU 10330422)作者简介：李地元(1981–)，男，博士，2003年毕业于中南大学土木工程专业，现任讲师，主要从事岩石力学和岩土工程方面的教学与研究工作。
基于abaqus的煤岩动态拉伸力学特性研究
基于abaqus的煤岩动态拉伸力学特性研究
1 引言
Abaqus是一种三维有限元分析软件，可以用来计算煤岩动态拉伸
力学性能。
随着煤岩物理性质的改变，煤岩的动态拉伸力学性能也在
发生变化。
因此，Abaqus有利于研究煤岩动态拉伸的特性。
2 方法
本文使用Abaqus对煤岩进行动态拉伸试验，以研究其动态拉伸力
学特性。
在此过程中，基于具体的物理场例，设置动态拉伸模型，构
建并编制Abaqus有限元程序，然后输入动态力学数据，并使用Abaqus 进行仿真分析和计算，以测量煤岩动态拉伸力学性能。
3 结果
结果表明，随着煤岩动态拉伸应力增大，煤岩的初始弹性变得更
加松弛，延伸极限也随之增加；当拉伸速度越高，煤岩的抗拉强度、
延展率以及延展极限均表现出较大变化，说明煤岩的动态拉伸性能可
能在拉伸速度的影响下发生变化，煤岩的延展率、延展极限以及拉伸
强度有明显的下降趋势。
4 结论
基于Abaqus对煤岩动态拉伸力学特性进行了详细分析，结果表明：当煤岩以较大的拉伸速度拉伸时，煤岩抗拉强度、延展率以及延展极
限均表现出较大变化，说明煤岩的动态拉伸性能受拉伸速度的影响，煤岩的延展率、延展极限和抗拉强度都有明显的下降趋势。
岩石拉压强度实验研究及力学特性分析
岩石拉压强度实验研究及力学特性分析岩石作为地壳中最常见的固体材料之一，在工程建设和地质研究中具有重要的地位。
研究岩石的力学性质，特别是其拉压强度，对于岩石的工程应用和灾害防治具有重要的意义。
本文将就岩石拉压强度实验研究及力学特性进行分析。
一、实验设计为了研究岩石的拉压强度及其力学特性，我们需要进行一系列实验。
首先，我们需要选择合适的岩石样本。
这些岩石样本应具有代表性，并能够代表研究区域的岩石性质。
然后，我们可以利用万能试验机或岩石试验机对岩石样本进行拉伸和压缩实验。
在拉伸实验中，样本的两端将被固定，在施加外力的情况下测量其断裂强度。
在压缩实验中，样本将被置于试验机中，施加逐渐增加的压力，以测量其抗压强度。
为了获取可靠的实验数据，我们需要进行多次重复实验，并记录实验过程中的各种参数。
二、实验结果通过对实验数据的统计和分析，我们可以获得岩石的拉压强度及其力学特性。
其中，拉伸强度是指岩石在受到外力作用下断裂的能力，通常以应力为单位。
抗压强度是指岩石在受到垂直于其表面施加的压力时的抵抗能力，通常以应力为单位。
此外，我们还可以计算出岩石的抗拉压比、应变等力学参数。
三、力学特性分析在获得实验结果后，我们可以对岩石的力学特性进行分析。
首先，我们可以比较不同岩石样本的拉压强度，研究其差异原因。
不同岩石类型由于其成因和结构的不同，其力学性质也会有所差异。
通过比较分析，我们可以更好地理解岩石的力学行为，并为相应的工程设计提供参考。
其次，我们可以研究岩石的破坏模式。
在拉伸实验中，岩石样本可能发生拉伸断裂、剪切断裂等多种破坏模式。
在压缩实验中，岩石样本可能出现侧向膨胀、剪切破裂等破坏形式。
通过研究不同岩石样本的破坏模式，我们可以了解岩石的断裂和变形机制，为岩石工程的安全评估和设计提供依据。
此外，我们还可以将拉压强度与其他力学参数进行关联分析。
例如，岩石的抗拉压比可以反映其在拉伸和压缩加载下的行为差异。
通过研究不同岩石样本的抗拉压比，我们可以了解岩石的整体力学特性，并在岩石工程中进行合理的力学模型选择。
静拉伸试验PPT课件
(4)、局部变形阶段
试件上出现急剧局部横截面收 缩——颈缩，直至试件断裂。
伸长率
l1 l 100%
l
（平均塑性伸长率）
断面收缩率：
A A1 100%
A
A1 — 断口处最 小横截面面积。
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其他金属材料在拉伸时的力学性能 锰钢没有屈服和局部变形阶 段 强铝、退火球墨铸铁没有明 显屈服阶段 共同点： 属塑性材料
第三章 静拉伸试验
1
拉伸性能: 通过拉伸试验可测材料的弹性、强 度、延性、应变硬化 和韧度等重要的力学性 能指标，它是材料的基本力学性能。
拉伸性能的作用、用途： a.在工程应用中，拉伸性能是结构静强度设计 的主要依据 之一。 b.提供预测材料的其它力学性能的参量，如抗 疲劳、断裂 性能。 （研究新材料，或合理使用现有材料和改善其 力学性能时， 都要测定材料的拉伸性能）
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（三）规定总延伸强度 P66 定义见标准第5页 测试方法见标准中第13页
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（四）规定残余延伸强度 P67 定义见标准第6页 测试方法见标准中第13页
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（五）抗拉强度Rm (σb): 是指试验过程中对应最大力 Ｆ 的应力，它表示材料在拉伸条件下所能担负的最大
m
负荷的应力值。 Rm =Ｆm / S0
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三向等拉伸:应力状态最硬,因其切应力分量为零.在这 种应力状态下,材料最易发生脆性断裂,因此对于塑性较 好的金属材料,为了充分揭示其脆性倾向,往往采用应力 状态硬的三向不等拉伸试验,防止其仅产生塑性断裂.
单向拉伸:正应力分量较大,切应力分量较小,应力状态 较硬,一般适用于塑性变形抗力与切断抗力较低的塑性 材料的试验.
(2)指针法：试验时，读取测力刻度盘的指针首次回 转前指示的最大力FsU和不计初始瞬时效应时，屈服 阶段中指示的最小力FsL或首次停止转动指示的恒定 力。将其分别除以试样的原始横截面积（S0），则 可分别得到上屈服强度和下屈服强度
基于圆环劈裂试验的岩石静态和动态拉伸破坏特性
基于圆环劈裂试验的岩石静态和动态拉伸破坏特性李地元;王涛;成腾蛟;孙小磊【期刊名称】《中国有色金属学报（英文版）》【年(卷),期】2016(026)007【摘要】在环形大理石标本上进行静态和动态分裂试验，其具有不同的内径，以在不同加载速率下通过内部半径与外部半径（ρ）的比率的变化来研究拉伸强度和失效模式。
结果表明，圆盘岩石标本的动态拉伸强度约为其静态拉伸强度的五倍。
环样标本的失效模式与内孔和装载速率的尺寸有关。
在静态加载试验下，当内径与岩环外半径的比率足够小（ρ<0.3）时，试样大部分沿着直径加载线分开。
随着比率的增加，次级裂缝在垂直于装载线的方向上形成。
在动态加载测试下，标本通常分成四件。
当比率ρArace0.5时，次级裂缝在输入杆附近形成。
Hobbs公式计算的拉伸强度大于巴西分裂强度。
峰值负荷和半径比在静态测试下显示出负指数关系。
使用环样试验来确定岩石材料的拉伸强度更像是试验指示器而不是材料特性。
％对不合解的大型岩圆环试样进行儿和动词劈裂，研究其在不知加来速率的抗拉强度和破坏模式随径比值（ρ）的变气规律。
结果结果明：圆盘试样的动脉抗拉强度约静态抗拉的5倍。
圆环圆环的破坏模式与试样内径大小加入杂志有关。
在静载静载条件下，当试样内外径比较小（ρ<0.3）时，试样以沿加劈裂破坏为主，而而户外的大大，在垂直加载方向上产生次生拉伸裂纹。
在冲击荷载作用下，圆环破裂成4块，且当试样内外径比为0.5时，次生裂纹靠近入射杆。
采用霍布斯公式计算的抗拉强度均比巴西圆盘的劈裂强度大，且静态劈裂试验的峰值峰值和试样内内的比呈负变变变变变变变。
利用圆环试样确定的。
的一种试验指标而不可能。
【总页数】7页(P1912-1918)【作者】李地元;王涛;成腾蛟;孙小磊【作者单位】中南大学资源与安全工程学院，长沙 410083;中南大学资源与安全工程学院，长沙 410083;中国瑞林工程技术有限公司，南昌 330031;中南大学资源与安全工程学院，长沙 410083【正文语种】中文因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
岩石类材料的动态性能研究的开题报告
岩石类材料的动态性能研究的开题报告
一、研究背景和意义
岩石类材料广泛应用于建筑、地质、水电等领域，特别是在地质领域，人们常常需要了解岩石类材料的动态力学特性，以便更好地掌握地质情况，进行合理的地质勘探和开发工作。
但目前对于岩石类材料动态性能的研究还有一定的不足，因此研究岩石类材料的动态性能具有极其重要的现实意义和科学意义。
二、研究内容和目标
本研究将重点研究岩石类材料在动态载荷作用下的应力应变关系、动态弹性模量和动态变形特征等动态性能，并通过实验方法和计算模拟的手段，深入探究岩石类材料的纵波速度、横波速度、泊松比、体积模量、附加阻尼等动态力学特性。
三、研究方法
本研究将采用实验测试、计算模拟相结合的方法，其中实验测试将主要包括针对不同种类岩石的高速冲击试验、高速压缩试验等，以获得样品的动态力学特性；计算模拟方面将采用有限元方法和分子动力学方法，对岩石材料的动态力学行为进行数值模拟，为实验结果提供理论依据，并深入探究岩石颗粒之间相互作用的特性。
四、研究预期结果
本研究将通过实验测试和计算模拟手段分别得出岩石类材料在动态载荷作用下的应力应变关系、动态弹性模量和动态变形特征等动态性能数据，深入探究岩石类材料动态力学特性的规律性，为岩石工程设计提供更为准确的理论依据和技术支持。
同时，本研究也对于深入了解岩石类材料的动态力学特性以及相互作用规律等方面具有重要的理论和实践价值。
盐岩静动态拉伸力学性能初步实验研究
盐岩静动态拉伸力学性能初步实验研究
盐岩是一种丰富的地质资源，广泛存在于海洋、田野和地下深处，在石油开发、水力发电、有色金属勘探和污染治理等方面发挥着重要作用。
盐岩的力学性能是盐岩作为岩石的力学特性，其直接的影响到盐岩的应用与开发上的成功与否。
因此，对它的力学性能的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
盐岩的动态拉伸力学性能研究是盐岩力学性能研究中重要的方面。
主要通过拉杆法和破坏实验来研究盐岩的动态拉伸力学性能，可以得到盐岩材料各项力学指标在一定温度、压力条件下的变化规律。
为了进一步研究盐岩的力学性能，我们在室外完成了研究，对不同孔隙度的盐岩进行了多次“冲击缓慢拉伸-拉脱”试验，通过记录拉脱点的波形反应曲线，以计算拉脱点强度、能量产出、韧性、延性和剪切强度，从而获得了盐岩的动态拉伸力学性能，有助于我们直观地认识盐岩材料的力学性能，为今后更进一步的研究奠定了基础。
研究结果表明，盐岩各力学参数的变化符合一定的规律。
随着孔隙度的增加，盐岩的拉伸强度快速下降，而能量产出也有所降低。
韧性、剪切强度和延性在某些孔隙度范围内大的多小的，具有一定的均匀性。
与原始盐岩相比，处理过的盐岩有明显的提高。
该研究成果对于研究盐岩材料的力学性能具有重要的意义，为盐岩工程开发提供了参考，也为今后研究盐岩力学性能提供了基础。
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盐岩静动态拉伸力学性能初步实验研究
盐岩是地质环境中的一种特殊的构造，具有较高的硬度和厚度，因而钻头在钻进盐岩层中需要较大的钻孔力，这会导致其力学性能受到较大的影响。
为了了解盐岩的力学性能，本试验通过静动态拉伸实验研究了盐岩的力学性能。
本实验采用国内生产的盐岩进行测试，被试块为正方形，直径为100 mm，厚度为50 mm。
实验设备为对其压缩、拉伸、弯曲等性能进行测试的台架，其安全系数为5倍。
首先，实验以视觉检查的方式，对样品的外观和尺寸进行检查，以确定样品的质量、直径和厚度符合要求，其厚度没有出现偏差。
其次，实验中进行了Vickers硬度测试，采用Vickers硬度计确定盐岩样品的硬度，测量结果为30~50HV，结果表明盐岩样品的硬度比正常混凝土抗压强度高出许多，符合实验要求。
然后，实验中采用静动态拉伸测试盐岩的力学性能。
本实验采用测力计，锚定盐岩样品的一端，另一端采用力臂拉伸，测量拉伸力的变化，比对随时间拉伸变形的变化曲线，从而观察盐岩样品的力学性能变化情况。
实验结果表明，盐岩在拉伸计算机的情况下，拉伸力的变化趋势为先减小，然后保持稳定，逐渐降低，最后在拉伸20mm时停止。
最后，实验对盐岩进行弯曲测试，采用弯曲试验机，测量其弯曲力学性能，记录其在弯曲时的变形情况，结果表明，盐岩样品在弯曲时，其弹性模量为2.8 GPa，循环弯曲试验结果表明，在几次循环后，
其弹性模量仅略有变化，说明盐岩样品具有较高的变形性能。
综上所述，本实验通过静动态拉伸和弯曲实验对盐岩的力学性能进行了初步实验研究，研究结果表明，盐岩具有较高的硬度，同时具有良好的拉伸和弯曲性能，可以作为钻孔等行业的优质建材。
未来，可以采用更先进的测试方法，进一步研究盐岩的力学性能，为其在工程领域的应用提供参考。
为了更好地了解盐岩的力学性能，未来还可以采用其他测试方法，进行更深入的研究，例如采用超声波和X射线技术对其内部结构进行检测，以更好地了解其力学性能变化，同时还可以通过改变加载速率和负载等参数，来探究其力学性能变化规律，进而为更好地设计和利用盐岩样品提供参考。
综上所述，通过本次实验，我们初步了解了盐岩的力学性能，具有较高的硬度，同时具有良好的拉伸和弯曲性能，可以作为钻孔等行业的优质建材。
未来，可以采用更先进的测试方法，进一步研究盐岩的力学性能，为其在工程领域的应用提供更多的参考。