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加载速率和围压对煤能量演化影响试验研究

岩土工程学报 2016年第11期38卷 2114-2121页

作者：马振乾姜耀东李彦伟杨英明李海涛中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083 贵州大学矿业学院贵州贵阳550025 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083

借助TAW-2000型电液伺服岩石力学试验系统进行了不同加载速率和不同围压下煤样的单轴压缩和三轴压缩试验,研究了加载速率和围压对煤样能量耗散特征的影响规律,探讨了煤样耗散应变能转化速率随加载速率和围压的变化规律。研究表明:单轴... 详细信息

借助TAW-2000型电液伺服岩石力学试验系统进行了不同加载速率和不同围压下煤样的单轴压缩和三轴压缩试验,研究了加载速率和围压对煤样能量耗散特征的影响规律,探讨了煤样耗散应变能转化速率随加载速率和围压的变化规律。研究表明:单轴压缩试验第Ⅰ阶段试件的弹性应变能随加载速率的增加呈现先增大后减小的特点,耗散应变能转化速率均处于较低水平,且与加载速率呈负相关,第Ⅱ阶段耗散应变能随加载速率的增加也呈先增大后减小的趋势,各煤样耗散应变能转化速率的最大值均出现在峰值点或峰后轴向应力陡然跌落点。耗散应变能转化速率对围压十分敏感,围压越大,耗散应变能的转化速率也越大,煤样变形损伤越快。

关键词：加载速率围压能量耗散单轴压缩试验三轴压缩试验

加载速率对钢筋混凝土梁受剪性能影响的试验研究

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振动与冲击 2019年第7期38卷 119-127页

作者：袁健易伟建中南林业科技大学土木工程学院长沙410004 湖南大学土木工程学院长沙410082

利用电液伺服试验系统,以位移控制的单调加载方式进行不同加载速率下18根钢筋混凝土梁受剪性能试验,加载速率分别为3.5×10^(-4) m/s、3.5×10^(-2) m/s和3.5×10^(-1) m/s,主要考察加载速率对钢筋混凝土梁破坏模式和荷载—位移曲线的... 详细信息

利用电液伺服试验系统,以位移控制的单调加载方式进行不同加载速率下18根钢筋混凝土梁受剪性能试验,加载速率分别为3.5×10^(-4) m/s、3.5×10^(-2) m/s和3.5×10^(-1) m/s,主要考察加载速率对钢筋混凝土梁破坏模式和荷载—位移曲线的影响。结果表明,随着加载速率的提高,梁的破坏形态出现了从纵向受拉钢筋屈服前的剪切破坏向弯剪破坏的转变,裂缝分布也发生了改变;材料应变率效应是梁的受剪承载力随加载速率提高而增大的主要原因,而惯性效应可以忽略。结合国外学者完成的54根梁的受剪试验结果进行分析发现,剪跨比较小的梁的受剪承载力随加载速率提高而增大的现象比剪跨比较大的梁更显著,且受剪承载力增大幅度总体上随配箍率的提高而减小。

关键词：钢筋混凝土梁受剪承载力加载速率材料应变率

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加载速率对砂岩抗拉强度的影响机制

岩土力学 2018年第S1期39卷 79-88页

作者：邓华锋王晨玺杰李建林张吟钗王伟张恒宾三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室湖北宜昌443002

为研究加载速率对砂岩抗拉强度的影响效应及影响机制,设计开展5种加载速率的劈裂试验,综合分析抗拉强度、破坏特征、能量参数和劈裂面微观形貌变化规律及相关性。结果表明,(1)随着加载速率增大,砂岩劈裂抗拉强度逐渐增大,总体呈现先陡... 详细信息

为研究加载速率对砂岩抗拉强度的影响效应及影响机制,设计开展5种加载速率的劈裂试验,综合分析抗拉强度、破坏特征、能量参数和劈裂面微观形貌变化规律及相关性。结果表明,(1)随着加载速率增大,砂岩劈裂抗拉强度逐渐增大,总体呈现先陡后缓的趋势,加载速率在0.01~0.10 k N/s范围内时抗拉强度增长迅速,0.10~1.00 k N/s范围内时抗拉强度增长趋势渐缓;(2)随着加载速率的增大,岩样吸收的总能量增大,弹性应变能占总能量的比值逐渐增大,耗散能占总能量的比值逐渐减小,加载至破坏时裂纹扩展形成宏观劈裂面的时间呈数量级减小,达到峰值应力时弹性应变能的释放,导致岩样破坏的突发性增强,使得劈裂面形貌特征在宏观和微观上逐渐变得复杂,对应抗拉强度逐渐增大;(3)在岩石劈裂试验过程中加载速率、能量参数、劈裂面形貌特征与抗拉强度密切相关,加载速率影响加载过程中能量的总量与分配,能量参数的变化直接影响岩样的破坏过程及劈裂面的形貌特征,最后宏观上表现为抗拉强度的差异。文中相关分析方法和思路可为类似试验提供较好的参考。

关键词：加载速率劈裂微观形貌高度特征参数纹理特征参数能量

不同加载速率下含交叉裂隙类岩石力学特性研究

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矿业研究与开发 2023年第8期43卷 104-112页

作者：汪学清陈博吴帅军赵云猛汪壮壮董泽中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083

对含交叉裂隙类岩石试件开展不同加载速率的单轴压缩试验,研究并分析加载速率对试件力学特性的影响机理,并借助声发射系统分析了其破坏过程。结果表明,试件的峰值应力强度与加载速率呈现正相关性,峰值应力变化幅度随着加载速率的增大表... 详细信息

对含交叉裂隙类岩石试件开展不同加载速率的单轴压缩试验,研究并分析加载速率对试件力学特性的影响机理,并借助声发射系统分析了其破坏过程。结果表明,试件的峰值应力强度与加载速率呈现正相关性,峰值应力变化幅度随着加载速率的增大表现出先增大后降低的倒“V”形变化;在达到应力峰值前会存在0.15~4.8 min的振铃计数平静期,平静期随加载速率增加逐渐减小,声发射活跃区间由60 min压缩至12 min;试件在低加载速率(δ≤0.2 mm/min)时,声发射振铃计数呈现高频高幅的特点,在高加载速率(δ>0.2 mm/min)时,声发射振铃计数则表现出低频高幅的特点;试件破坏模式为拉-剪混合型破坏,试件处于低加载速率时,以拉伸裂纹破坏为主,在高加载速率时,以剪切裂纹破坏为主。

关键词：含交叉裂隙类岩石加载速率力学特性声发射裂纹类型

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加载速率对水泥沥青砂浆力学性能的影响

建筑材料学报 2010年第2期13卷 187-192页

作者：孔祥明刘永亮阎培渝清华大学土木工程系北京100084 清华大学结构工程与振动教育部重点实验室北京100084

选择7种变形控制加载速率（0.3~30.0 mm/min）,采用电液伺服控制材料万能试验机测试了两种典型水泥沥青砂浆静态单轴抗压荷载下的应力-应变全曲线,分别获得了其峰值应力和弹性模量随加载速率变化的基本规律.基于建立的数学关系式对试验... 详细信息

选择7种变形控制加载速率（0.3~30.0 mm/min）,采用电液伺服控制材料万能试验机测试了两种典型水泥沥青砂浆静态单轴抗压荷载下的应力-应变全曲线,分别获得了其峰值应力和弹性模量随加载速率变化的基本规律.基于建立的数学关系式对试验数据进行拟合,定量描述了加载速率对水泥沥青砂浆力学性能的影响.结果表明：沥青与水泥质量比（mA/mC）较低的水泥沥青砂浆其峰值应力和弹性模量相对较高,呈脆性材料特征;mA/mC较高的水泥沥青砂浆其峰值应力和弹性模量相对较低,呈韧性材料特征.随加载速率的增大,两种典型水泥沥青砂浆的峰值应力和弹性模量均呈增大趋势.然而,高mA/mC水泥沥青砂浆的速率影响因子是低mA/mC水泥沥青砂浆的6~10倍.随加载速率的增大,较高mA/mC的水泥沥青砂浆产生了韧-脆转化现象.

关键词：水泥沥青砂浆加载速率峰值应力弹性模量

加载速率对不同岩性岩石Kaiser效应影响的试验研究

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岩石力学与工程学报 2009年第A1期28卷 2599-2604页

作者：陈勉张艳金衍李良川中国石油大学石油工程教育部重点实验室北京102249 中国石油天然气股份有限公司冀东油田分公司钻采院河北唐山063000

当加载速率较快时,砂岩、粗砂岩、泥岩等岩石相对于加载速度较慢的测试,Kaiser点对应的应力值增大,但对于灰岩等脆性岩石,加载速率对其Kaiser效应影响甚微。因此,需要具体分析加载速率对不同岩性岩石Kaiser效应的影响。试验发现,不同加... 详细信息

当加载速率较快时,砂岩、粗砂岩、泥岩等岩石相对于加载速度较慢的测试,Kaiser点对应的应力值增大,但对于灰岩等脆性岩石,加载速率对其Kaiser效应影响甚微。因此,需要具体分析加载速率对不同岩性岩石Kaiser效应的影响。试验发现,不同加载速率导致声发射累积次数随应力的变化曲线存在显著差异。这是因为当加载速率较慢时,岩心内部较大和较小的裂缝都会发生错动和扩展,致使声发射信号比较明显,得到的Kaiser点对应的应力值较小;而当加载速率较快时,只有较大的裂缝才会发生错动和扩展,Kaiser点对应的应力值相对较大。当深度大于2500m的岩心在声发射测量过程中,Kaiser点往往出现在岩石破坏点之后,因此必须模拟地层条件采用围压下的Kaiser效应进行测量,测得相应地层的地应力大小。针对不同的岩性岩石选取不同的加载速率进行加载研究,试验结果与现场试验结果基本一致。结论为Kaiser效应试验测地应力提供理论依据和借鉴。

关键词：岩石力学 Kaiser效应地应力岩性加载速率声发射

加载速率对40Cr钢Ⅱ型动态断裂特性的影响

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爆炸与冲击 2021年第8期41卷 23-32页

作者：范昌增许泽建何晓东黄风雷北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

采用新型Ⅱ型动态断裂测试技术,对高强钢40Cr在高加载速率下的Ⅱ型动态断裂特性进行了测试研究。基于新设计的Ⅱ型动态断裂试样和分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)技术,通过实验-数值方法确定了裂尖在加载过程中... 详细信息

采用新型Ⅱ型动态断裂测试技术,对高强钢40Cr在高加载速率下的Ⅱ型动态断裂特性进行了测试研究。基于新设计的Ⅱ型动态断裂试样和分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)技术,通过实验-数值方法确定了裂尖在加载过程中的应力强度因子曲线。采用应变片法确定了试样的起裂时间,最终得到40Cr的Ⅱ型动态断裂韧性值,并对其加载速率相关性和材料的失效机理进行了研究。结果表明,在1.08~5.53 TPa·m^(1/2)/s的加载速率范围内,40Cr的Ⅱ型动态断裂韧性基本表现为与加载速率成正相关的变化趋势。通过对试样断口形貌的分析,确定了材料的失效模式及机理,发现随着加载速率的增加,存在拉伸型失效向绝热剪切型失效模式转变的现象。

关键词：高强钢加载速率 Ⅱ型动态断裂韧性失效模式转变

加载速率及其突变对混凝土压缩破坏影响的数值研究

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振动与冲击 2014年第19期33卷 187-193页

作者：金浏杜修力北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室

混凝土动态力学行为具有明显的率相关性,探讨了加载速率及其突变对混凝土压缩破坏模式及宏观力学性能的影响。考虑混凝土细观结构非均质性的影响,从细观角度出发将混凝土看作由骨料、砂浆基质及过渡区界面组成的三相复合材料。采用耦合... 详细信息

混凝土动态力学行为具有明显的率相关性,探讨了加载速率及其突变对混凝土压缩破坏模式及宏观力学性能的影响。考虑混凝土细观结构非均质性的影响,从细观角度出发将混凝土看作由骨料、砂浆基质及过渡区界面组成的三相复合材料。采用耦合应变率效应的塑性损伤本构关系模型来描述砂浆基质及界面的动态力学行为;认为骨料不产生断裂破坏,为弹性体。采用Monte Carlo法建立了混凝土二维随机骨料模型,首先对Dilger等混凝土动态压缩试验进行数值模拟,数值与试验结果的良好吻合证明了方法的可行性及细观参数选取的准确性。进而探讨了细观组分应变率效应的影响,对比了混凝土非均质模型与宏观均匀模型的应变率效应,最后分析了软化阶段加载速率突变对混凝土破坏模式及宏观应力-应变关系的影响,并得到了一些有益结论。

关键词：混凝土细观尺度加载速率应变率效应速率突变压缩破坏

不同加载速率下露天端帮胶结充填体的变形破坏试验研究

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煤矿安全 2022年第11期53卷 70-75页

作者：李强陈彦龙徐昆吕昊岩谢启航陈元广顾军中国矿业大学力学与土木工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116 中国神华能源股份有限公司哈尔乌素露天煤矿内蒙古鄂尔多斯017100

为了揭示加载速率对废石胶结充填体变形破坏特征的影响,开展了5组加载速率下废石胶结充填体的单轴压缩试验,分析其力学特性、破坏模式和能量耗散的变化。结果表明:废石胶结充填体的峰值强度和弹性模量与加载速率分别呈正线性相关和二次... 详细信息

为了揭示加载速率对废石胶结充填体变形破坏特征的影响,开展了5组加载速率下废石胶结充填体的单轴压缩试验,分析其力学特性、破坏模式和能量耗散的变化。结果表明:废石胶结充填体的峰值强度和弹性模量与加载速率分别呈正线性相关和二次函数增长关系;随着加载速率的增大,充填体试样的破坏模式由张拉劈裂破坏转向剪切破坏,且加载速率越大,破坏程度也越大;结合能量演化特征,废石胶结充填体均经历压密、线弹性、裂纹稳定扩展、裂纹加速扩展和峰后应变软化衰减5个阶段;随着加载速率的增大,废石胶结充填体总应变能和弹性应变能的涨幅越来越大,耗散能的涨幅变小,弹性应变能占比增大,峰前塑性减弱。

关键词：废石胶结充填体单轴压缩试验加载速率力学特性破坏模式能量耗散特征