非对称载荷作用下含孔试样渐进破坏机制与损伤表征

摘要

为分析非对称作用对地下工程的影响规律,选取含孔原煤和型煤作为研究材料,利用数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)方法和红外热像仪来分析试样在不同加载条件下的变形场和温度场演化特征,进行二次开发得到弹性损伤本构模型来表征损伤.结果表明:根据加载区域含中心孔洞试件的典型破坏可分为3种模式;随着加载区域的减小,试样峰值强度逐渐减小,其变形局部化启动应力和所能累积的变形能密度均呈线性降低;给出了不同加载区域下温度场的演化规律,随着加载面积的减小,应力集中程度越高,热力学特性越明显,同时热力学效应也与试样本身的材料特性紧密相关,孔隙较小的原煤比孔隙较大的型煤温度上升更明显.此外不同加载区域下的应力进行了重新分布,并结合应变能密度和最大剪应力来解释破坏模式;自定义的本构模型考虑了弹性模量和强度的非均质性,反映了渐进损伤过程并实现了损伤累积的定量评价.在此基础上明确了非对称作用下的失效机理,并期望在工程中得到广泛应用.