热处理砂岩不同接触角巴西劈裂数值模拟研究

摘要

基于颗粒流程序(particle flow code,PFC),对不同接触角(2α=6°~30°)条件下25~1 000℃砂岩进行巴西劈裂模拟试验,研究其应力分布和破裂模式,并将巴西劈裂与直接拉伸进行对比。研究表明:(1)巴西劈裂中,面接触加载可以降低端部效应,加载过程中首先在圆盘中部产生拉裂纹,随着荷载的升高,拉裂纹汇集、扩展、贯通。(2)平板点接触巴西劈裂测得的抗拉强度小于直接拉伸强度,其抗拉强度计算公式的修正系数k随温度T的升高线性减小,满足k=-3.303×10^(-4)T+1.468。随着接触角的增大,不同温度处理后巴西圆盘的抗拉强度均呈现出增大的趋势。(3)在2α≥18°时,巴西圆盘可以保证中心起裂;2α=18°~24°时,圆盘在不同温度下破裂模式稳定;在接触角过大(2α=30°)时,圆盘在较低温度(≤600℃)下会形成倾斜裂纹。(4)结合修正系数和破裂模式分析,推荐接触角为18°~24°时,修正系数在0.802 6~0.856 0之间,可以保证所有温度试样中心起裂且破裂模式稳定。