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首页 > 专利首页 > 一种岩石类材料断裂过程区长度的确定方法
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一种岩石类材料断裂过程区长度的确定方法
摘要: 本发明涉及一种岩石类材料断裂过程区长度的确定方法,属于岩石力学与工程技术领域,具体公开了在虚拟裂缝模型的理论基础上,通过数字散斑相关方法DIC获取断裂过程区附近范围的位移场数据,采用拉依达准则判断过程区尖端位置,从而计算断裂过程区的长度。该断裂过程区确定方法更准确,避免了过程区尖端位置确定时对数据处理经验的依赖。  
  • 专利类型:
    发明专利
  • 申请/专利号:
    CN201911112506.0
  • 申请日期:
    2019-11-14
  • 公开/公告号:
    CN110726625A
  • 公开/公告日:
    2020-01-24
  • 主分类号:
    G01N3/20(2006.01)  G  G01  G01N  G01N3 
  • 分类号:
    [G01N3/20(2006.01), G01B11/03(2006.01), G01N3/20, G01B11/03]
  • 申请/专利权人:
  • 发明/设计人:
  • 主申请人地址:
    030000 山西省太原市尖草坪区学院路3号
  • 专利代理机构:
    太原弘科专利代理事务所(普通合伙)
  • 代理人:
    赵宏伟
  • 国别省市代码:
    山西;14
  • 主权项:
    1.一种岩石类材料断裂过程区长度的确定方法,包括数字散斑相关方法,其特征在于:具体包括以下步骤, S1、取岩石样品,用金刚砂线切割预制裂缝; S2、在岩石样品表面喷涂散斑; S3、对岩石样品进行三点弯曲破坏实验,在对岩石样品预压后采用数字散斑相关方法DIC先拍摄参考图片,然后对岩石样品进行加载,并同时采用DIC实时监测岩石样品表面的位移场演化规律; S4、选取分析区域,在岩石样品的预制裂缝上部选择裂缝可能扩展的区域作为分析区域; S5、分析区域内选取若干个研究截面,在分析区域内,预制裂缝的尖端位置,选取一个垂直于凹口的截面PQ,然后在截面PQ上方按照间距x mm选择若干平行于截面PQ的截面,分别定义为P1Q1,P2Q2,...PiQi; S6、提取位移场数据,提取不同载荷时刻每个截面上各测点的水平位移增量数据,并绘制每个截面的水平位移增量和测点位置关系曲线; S7、采用中值滤波法去燥,对每一个截面的数据采用中值滤波法去噪,消除每个截面上水平位移变化中孤立的噪声点; S8、判断过程区尖端A的位置,对水平位移增量和测点位置关系曲线中各测点的位移梯度ki进行计算,然后根据拉依达准则判断位移梯度有没有突变,进而确定截面是否进入过程区;当第i个截面进入过程区,并且第i+1个截面没有进入过程区时,则过程区的尖端位置发展到第i个截面,过程区尖端距离预制裂缝尖端的位置可表示为yA=x×imm; S9、确定过程区在研究截面处的张开位移,在某个载荷时刻,过程区尖端位置在第i个截面PiQi,对PiQi截面水平位移增量曲线的前1/3和后1/3进行直线拟合,得到直线L1和L2,斜率分别为ki1和ki2,根据拉依达准则,距离直线L1上下侧各3σ处画平行线L1′和L1″,同理,距离直线L2上下各3σ处画平行线L2′和L2″,截面水平位移增量曲线与L1′和L2′的交点为Mi和Ni,点Mi和点Ni纵坐标分别为该点相对初始参照位置的水平相对位移变化,点Mi和点Ni纵坐标的差为截面PiQi处的张开位移δi, 然后分别计算过程区在截面PQ,P1Q1,P2Q2,…,PiQi处的张开位移δi,以张开位移δ为横坐标,截面位置为纵坐标,绘制从预制裂缝尖端PQ截面到过程区尖端位置PiQi截面的各截面位置和张开位移之间的规律曲线,即可得到不同载荷时刻的截面位置和张开位移的关系曲线; S10、判断过程区末端位置B 当峰值载荷前,没有发生失稳破坏,过程区的末端位置B点为预制裂缝尖端,yB=0mm; 当峰值载荷后,岩石样品发生失稳破坏,真实裂缝区延伸,过程区的末端不在预制裂缝尖端,过程区的末端位置B为真实裂缝和过程区的临界处,而峰值载荷对应的张开位移值被认为是无牵引区和FPZ的理论边界,可用峰值载荷时刻,预制裂缝尖端截面对应的张开位移值δc来确定过程区的末端位置,因此,峰值载荷后的某种载荷时刻,张开位移达到δc对应的位置为过程区末端位置B,可表示为yB; S11、过程区长度的确定,过程区尖端位置A点和末端位置中B点确定后,过程区的长度lp=yA-yB。 2.根据权利要求1所述的一种岩石类材料断裂过程区长度的确定方法,其特征在于:所述步骤S8中,截面是否进入过程区,即水平位移增量曲线梯度存在跳跃的判据为: 其中,为水平位移增量梯度曲线的前1/3和后1/3测试点位移梯度的平均值,σ为截面各测试点位移梯度的标准差,其计算方法为: 如果式(1)不成立,则该截面没有进入过程区,属于线弹性变形。 3.根据权利要求2所述的一种岩石类材料断裂过程区长度的确定方法,其特征在于:所述拉依达准则判据公式(1)中3σ中σ前面的系数根据所研究材料的粒度大小以及实用的实验位移场观测设备的情况进行调整。
  • 法律状态:
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