三维应变测量在砂岩劈裂损伤演化力学性能的应用

云空空

三维应变测量在砂岩劈裂损伤演化力学性能的应用



　　岩石是一种脆性的复合结构材料，内部存在大量随机分布的微裂纹，其抗拉强度一般比压缩强度低，不少实际工程中岩石常会出现拉伸破坏的形式，抗拉强度已成为表征岩石力学性能的一个重要参数。对岩石实施动态劈裂拉伸测试，可更科学地研究砂岩劈裂的损伤演化机制。

　　通常，引起砂岩劈裂的主要载荷特性是受压时的载荷具有冲击性，形成破坏面大致平行于主应力作用方向，破坏过程迅速。属于张拉性质的破坏。数字图像相关技术（DIC）可用于测量被测物全场表面位移、应变，且无需与试样接触。

　　由于抗弯性能、拉伸和压缩性能等，与第一次裂纹的出现有关，因此裂纹检测是测试中的一个重要环节。传统的应变计无法预测出现裂缝的位置，因此难以收集到高质量、可靠的测量数据。此外，由于砂岩断裂变形比较大，应变计通常无法测试断裂的试件。这意味着应变计难以检测损伤的起始位置，无法对试件进行全场测量。

　　在此次测试中，采用新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统，捕获加载装置对砂岩试件实施劈裂拉伸实验时的图像，并对图像进行分析计算处理，基于XTDIC系统的全场数据，可以实现全场观察砂岩裂纹的扩展。

　　把劈裂夹具放入试验机的上、下承压板之间，使砂岩试样中心线和试验机的中心线在一条直线上；开动试验机以一定速度对砂岩试件进行加载，直至断裂破坏；XTDIC系统记录裂缝出现和演变过程，实时记录断裂破坏临界点。

　　采用试验机不同加载速率的动态劈裂拉伸，可测试砂岩试件动态劈裂拉伸破坏过程中的能量构成和耗散特征。另外，在试验机实施加载时，通过输入数据，XTDIC系统可识别试验机加载载荷和频率。XTDIC系统还可用于抗拉、伸缩、冲击响应、碰撞测试中，测量部件变形、断裂、高应变率等场景。

　　从实验结果可以看出，砂岩试件加载受力绝大部分耗散于微裂纹的损伤演化过程中，使试件中原有的无序裂纹朝有序方向发展，并形成一条宏观主裂纹，从而导致试件结构断裂破坏丧失承载能力。

　　在工程实践中，岩石的破坏往往与一定的加载率有关，都涉及到岩石动态破坏的力学性能，如需使用数字图像相关技术三维应变测量来精确记录实验过程，获取高质量的实验数据，请联系我们，新拓三维将提供更完善的产品方案，让您可以更专注于实验质量及实验效果。