為研究不同應變速率下鹽巖損傷中的能量特征,結合室內(nèi)單軸壓縮試驗和顆粒流程序（PFC-2D）進行不同應變率下鹽巖模型模擬試驗,分析鹽巖模型的峰值強度,并運用巖石能量耗散理論分析不同應變速率下鹽巖模型峰值強度處能量特征和單軸壓縮過程中能量特征變化。結果表明:鹽巖模型峰值強度隨應變速率增加而增大;鹽巖模型峰值強度處對應的總輸入能量、可釋放彈性應變能和耗散應變能均隨應變速率的增加而增加;不同應變率下鹽巖模型在相同壓縮階段能量特征變化基本相同,能量隨軸向應變整體變化趨勢受應變速率的影響較小;同一應變率下不同壓縮階段能量特征變化趨勢不同,彈性階段大部分外力功轉(zhuǎn)化成可釋放應變能;塑性階段耗散應變能快速大幅增加;在破壞階段耗散應變能持續(xù)增加,但彈性應變能出現(xiàn)降低。 

【文章來源】：河南理工大學學報(自然科學版). 2020,39(06)北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

試件樣品

圖2給出了不同應變速率下試樣應力-應變曲線。盡管鹽巖峰值強度、彈性模量和峰值強度處應變均出現(xiàn)較大離散,但由圖2可以看出,不同應變速率下鹽巖單軸壓縮應力-應變曲線走勢大致相似,均呈現(xiàn)下凹形趨勢,且到峰值強度前均表現(xiàn)為彈塑性變形。與常見巖石不同,該鹽巖并未出現(xiàn)明顯的壓密階段,由此可以將單軸壓縮過程大致分成3個階段:彈性階段(oa)、塑性階段(ab)和破壞階段(bc)。由圖2可以看出,塑性階段經(jīng)歷了較長時間,表明該鹽巖具有較強的塑性變形能力。2 鹽巖單軸壓縮顆粒流模擬

基于顆粒流程序(PFC-2D)構建如圖3所示尺寸的數(shù)值模型,最小顆粒直徑為0.4 mm,粒徑比為1.625,且服從均勻分布。選用能夠同時傳遞力和力矩的線性平行黏結模型(linear parallel bond model)作為顆粒間接觸模型。由于室內(nèi)試驗結果出現(xiàn)了較大的離散性,因此在進行細觀參數(shù)標定時,分別選取了應變率為2×10-3,2×10-4和2×10-5 s-1時試件YB1-4、YB2-4和YB3-1的室內(nèi)單軸壓縮試驗結果為參照,利用“試錯法”反復標定細觀力學參數(shù)。采用表2中參數(shù),計算得到鹽巖模型的峰值強度、彈性模量等宏觀力學特征,與室內(nèi)試驗結果相差較小,對比結果見表3。由表3可知數(shù)值模擬宏觀力學特征和室內(nèi)試驗吻合度較好。限于篇幅僅給出應變率為2×10-3 s-1時試件YB1-4室內(nèi)試驗的應力-應變曲線和破壞形式分別與數(shù)值模擬結果的對比,如圖4所示。可以看出應力-應變曲線和破壞形式基本吻合,模擬應力-應變曲線并未表現(xiàn)出下凹趨勢,可能由于鹽巖試件內(nèi)部存在微節(jié)理面,當達到一定應力時,節(jié)理面克服摩擦慢慢滑動,此時應力增加速率小于應變增加速率,造成應力-應變下凹,而在進行數(shù)值模擬研究時,將巖石材料離散成直圖4 室內(nèi)試驗和數(shù)值模擬結果對照

【參考文獻】：
期刊論文
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