圆孔圆盘试件应力梯度分布规律及其对测试岩石拉伸强度的影响

摘要

岩石材料内部不可避免地存在大量的孔洞和裂隙,由于应力集中的影响,其周围会产生明显的应力梯度。应力梯度的存在对岩石的破坏形式和力学参数测定有较大的影响。本文基于试验和数值计算相结合的方法对圆孔圆盘试件应力梯度的分布规律进行了研究,并分析了应力梯度对岩石起裂位置和拉伸强度测试值的影响。
　　使用ANSYS有限元软件建立了圆孔圆盘模型。通过分析中心圆孔圆盘的应力梯度分布规律,提出不同于一点应力准则的,考虑应力梯度下的岩石拉伸强度公式;对带有不同偏心率和孔径比的圆孔圆盘试件进行模拟计算分析,得到圆盘试件加载直径上的Griffith等效应力分布情况,对偏心圆孔圆盘的起裂位置进行了判断;采用孔径比一定但不同孔距的对称双孔圆盘试件,得到了对称双孔对加载直径上应力分布的影响。
　　在RMT-150B试验机上对制作的石灰岩圆孔圆盘试件进行了径向加载实验。得到了不同圆盘试件的载荷—位移曲线,并借助应变监测法对圆盘试件加载过程中不同圆孔周围的变形进行了监测,对圆孔圆盘试件的破坏模式进行了描述。针对点应力准则测试的岩石拉伸强度值随孔径比增大而发生4~5倍增大的问题,采用对应力梯度范围积分的办法,获得圆孔圆盘测试岩石抗拉强度的新公式,由该公式得到的岩石拉伸强度测试值为普通巴西圆盘测试值的1.8倍。该研究有助于揭示由于圆孔造成材料应力梯度分布和破坏模式的规律,并弥补点应力法确定岩石拉伸强度的不足。

目录

封面

声明

致谢

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状及进展

1.3 主要研究内容

1.4 技术路线

1.5 创新及贡献

2带有圆孔圆盘试件的数值模拟分析

2.1 ANSYS有限元软件简介

2.2有限元模型的网格划分

2.3有限元模型的计算与分析

2.4 本章小结

3 带有圆孔圆盘试件的制备与试验方法

3.1 带有不同圆孔圆盘试件的制备方法

3.2 试验设备介绍

3.3 试验过程

3.4 本章小结

4 试验结果分析

4.1 劈裂实验测试结果分析

4.2 静态应变测试分析

4.3应力梯度对岩石拉伸强度测试值的影响

4.4 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

作者简历

学位论文数据集