為研究沖擊荷載下巷道圍巖不同角度徑向裂紋的破壞機(jī)制,采用落錘沖擊加載平臺(tái)和數(shù)字激光動(dòng)態(tài)焦散線實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),以有機(jī)玻璃為試驗(yàn)材料,設(shè)計(jì)沖擊荷載下半圓孔上不同角度裂紋的三點(diǎn)彎動(dòng)態(tài)斷裂試驗(yàn),記錄預(yù)制裂紋的角度α的改變對(duì)裂紋動(dòng)態(tài)力學(xué)行為的影響,通過(guò)分析動(dòng)態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度因子和裂紋擴(kuò)展軌跡的分形維數(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行歸納總結(jié)。研究發(fā)現(xiàn):①預(yù)制裂紋角度對(duì)裂紋尖端應(yīng)變能的積累和釋放的快慢有較大影響,隨著角度的增大,起裂時(shí)間變短,起裂更容易,裂紋尖端應(yīng)變能積累的更快;②裂紋尖端應(yīng)變能釋放的快慢在α=45°兩側(cè)表現(xiàn)出不同的規(guī)律;③不同角度裂紋的Ⅰ型動(dòng)態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度因子隨時(shí)間的變化規(guī)律具有相似性,但最大值卻具有差異性;④不同角度裂紋的擴(kuò)展軌跡滿足一定的分形規(guī)律。 

【文章來(lái)源】：振動(dòng)與沖擊. 2020,39(08)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

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焦散線原理

圖1 焦散線原理在焦散線實(shí)驗(yàn)的計(jì)算中,我可以依據(jù)Kalthoff給出的動(dòng)態(tài)作用下Ⅰ、Ⅱ復(fù)合型焦散斑的動(dòng)態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度因子的計(jì)算公式,將焦散斑的特征尺寸代入即可。

使用有機(jī)玻璃板(Polymethyl Methacrylate,PMMA)為試件材料,該材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)參數(shù)參見(jiàn)表1。試件的幾何尺寸為200 mm×50 mm×5 mm(長(zhǎng)×寬×厚),在試件下底面中間預(yù)制一個(gè)半徑為5 mm的半圓孔,半圓孔的圓心和試件下底面的中點(diǎn)重合,在半圓的圓周上預(yù)制方向沿半徑延長(zhǎng)線,長(zhǎng)度為5 mm的裂紋。裂紋與試件底面的夾角(取較小的那個(gè)角)為α,如圖3所示。改變?chǔ)凉苍O(shè)計(jì)6組試驗(yàn)方案,15°,30°,45°,60°,75°,90°。每組方案制作5塊試件,一共30個(gè)試件。表1 PMMA的動(dòng)態(tài)力學(xué)參數(shù)Tab.1 Dynamic mechanical parameters of PMMA 彈性模量Ed/(GN·m-2) 泊松比γ 縱波波速cp/(m·s-1) 橫波波速cs/(m·s-1) 應(yīng)力光學(xué)常數(shù)c/(m2·GN-1) 3.595 0.32 2 125 1 090 0.08

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]巷道內(nèi)徑向裂紋在沖擊載荷作用下的起裂與擴(kuò)展研究[J]. 周磊,朱哲明,董玉清,應(yīng)鵬,王磊.  采礦與安全工程學(xué)報(bào). 2019(02)
[2]動(dòng)態(tài)加載率對(duì)巷道內(nèi)裂紋擴(kuò)展速度及動(dòng)態(tài)起裂韌度的影響[J]. 周磊,朱哲明,董玉清,應(yīng)鵬,王磊.  振動(dòng)與沖擊. 2019(04)
[3]空孔-裂紋偏置方式對(duì)PMMA沖擊斷裂動(dòng)態(tài)行為的影響[J]. 楊仁樹(shù),陳程,趙勇,丁晨曦,蘇洪,鄭昌達(dá).  振動(dòng)與沖擊. 2018(20)
[4]巷道內(nèi)Ⅰ型及Ⅰ/Ⅱ復(fù)合型裂紋在沖擊載荷作用下的斷裂行為分析[J]. 周磊,朱哲明,應(yīng)鵬,王雄,王蒙.  振動(dòng)與沖擊. 2018(13)
[5]偏置裂紋對(duì)含雙裂紋PMMA試件動(dòng)態(tài)斷裂影響效應(yīng)研究[J]. 楊立云,張勇進(jìn),孫金超,劉寧,程同磊,陳岐范.  礦業(yè)科學(xué)學(xué)報(bào). 2017(04)
[6]含偏置裂紋材料斷裂韌性的焦散線實(shí)驗(yàn)測(cè)試[J]. 李清,曹懷建,楊鳴澤,郭洋,薛耀東,于強(qiáng).  礦業(yè)科學(xué)學(xué)報(bào). 2017(03)
[7]含缺陷結(jié)構(gòu)的沖擊斷裂試驗(yàn)研究[J]. 楊仁樹(shù),丁晨曦,楊立云,陳程,孫金超.  振動(dòng)與沖擊. 2016(15)
[8]爆破對(duì)鄰近巷道背爆側(cè)傾斜裂紋影響實(shí)驗(yàn)研究[J]. 郭東明,劉康,楊仁樹(shù),左建平,范敬沖.  采礦與安全工程學(xué)報(bào). 2015(01)
[9]數(shù)字激光高速攝影系統(tǒng)及其在爆炸光測(cè)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用[J]. 楊立云,許鵬,高祥濤,孫金超.  科技導(dǎo)報(bào). 2014(32)
[10]主應(yīng)力方向?qū)鷰r穩(wěn)定性的影響[J]. 李元鑫,朱哲明,范君黎.  巖土工程學(xué)報(bào). 2014(10)

博士論文
[1]爆炸致裂的巖石動(dòng)態(tài)力學(xué)行為與斷裂控制試驗(yàn)研究[D]. 李清.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京） 2009



本文編號(hào)：3520288