用SHPB径向冲击边裂纹平台圆环(ECFR)的动态断裂实验

摘要

为了研究岩石的Ⅰ型动态断裂韧度测试方法,用大直径(φ100 mm)分离式霍普金森压杆(SHPB)对边裂纹平台圆环(edge cracked flattened ring,ECFR)砂岩试样进行径向冲击实验.分别用普通应变片和高精度裂纹扩展计2种测试元件监测试样起裂时刻和测定裂纹传播速度,比较了它们的准确性和合理性.用实验-数值结合普适函数分析测定了砂岩的动态起裂韧度和动态扩展韧度,初步探讨了动态加载率影响动态起裂韧度的原因,以及裂纹扩展速度对动态扩展韧度的影响,对ECFR试样裂纹扩展路径弯折现象也进行了理论分析.研究结果表明:裂纹扩展计测定比应变片更为灵敏、准确、合理.加载率在(0.74～4.48) ×104 MPa·m1/2/s范围内动态起裂韧度随动态加载率的增大而增大,裂纹扩展速度在(0.24 ～0.34)cR范围内动态扩展韧度随裂纹扩展速度的增大而提高.