10~1～10~2s~(-1)應(yīng)變率下花崗巖動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)研究

10~1～10~2s~(-1)應(yīng)變率下花崗巖動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)研究摘要本文研究了在10~1～10~2s~(-1)應(yīng)變率下花崗巖的動(dòng)態(tài)性能，采用了沖擊試驗(yàn)和壓縮實(shí)驗(yàn)，分析了應(yīng)變率對(duì)花崗巖動(dòng)態(tài)力學(xué)行為的影響。結(jié)果表明，花崗巖在高應(yīng)變率下具有更好的彈性和塑性變形能力，但其堅(jiān)硬性和斷裂韌性較差。此外，高溫環(huán)境下花崗巖的動(dòng)態(tài)性能也受到了影響。關(guān)鍵詞：花崗巖；應(yīng)變率；動(dòng)態(tài)性能；沖擊試驗(yàn)；壓縮實(shí)驗(yàn)引言花崗巖作為一種重要的巖石材料，廣泛應(yīng)用于建筑、道路和其他工程領(lǐng)域。在這些應(yīng)用中，花崗巖需要經(jīng)受來(lái)自外部環(huán)境和內(nèi)部應(yīng)力的多種影響。因此，研究花崗巖在動(dòng)態(tài)和靜態(tài)條件下的力學(xué)行為對(duì)于了解其工程應(yīng)用的可行性十分重要。應(yīng)變率是描述材料動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力的重要參數(shù)。在高速撞擊和爆炸等工程過(guò)程中，應(yīng)變率往往會(huì)迅速增加。因此，了解花崗巖在不同應(yīng)變率下的動(dòng)態(tài)力學(xué)行為對(duì)于這些工程應(yīng)用至關(guān)重要。本文旨在研究10~1～10~2s~(-1)應(yīng)變率下花崗巖的動(dòng)態(tài)性能，并探討應(yīng)變率對(duì)其力學(xué)行為的影響。為此，我們采用了沖擊試驗(yàn)和壓縮實(shí)驗(yàn)兩種方法，分析了花崗巖在高應(yīng)變率下的強(qiáng)度、損傷特性和動(dòng)態(tài)彈性模量等參數(shù)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)樣品制備所有的樣品都來(lái)自中國(guó)某地采集的花崗巖石塊。在實(shí)驗(yàn)前，所有的樣品都經(jīng)過(guò)表面打磨和磨光，并通過(guò)X射線衍射儀檢測(cè)，以確保其化學(xué)成分和礦物組成足夠純凈。每個(gè)樣品的尺寸為30*30*30mm，按照實(shí)驗(yàn)需要，采用不同的采樣方向進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。沖擊試驗(yàn)沖擊試驗(yàn)被用來(lái)測(cè)量花崗巖在不同應(yīng)變率下的損傷特性和彈性模量。實(shí)驗(yàn)采用沖擊件撞擊樣品的方法，采用了多種應(yīng)變率下的實(shí)驗(yàn)條件。在每個(gè)應(yīng)變率下，我們分別測(cè)量了樣品的壓縮強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度，并記錄了沖擊前后的試樣形態(tài)。壓縮實(shí)驗(yàn)壓縮實(shí)驗(yàn)被用來(lái)評(píng)估花崗巖在高應(yīng)變率條件下的塑性變形能力。在實(shí)驗(yàn)中，樣品被放置在壓縮座上，通過(guò)控制壓縮過(guò)程中的載荷和變形，測(cè)量了花崗巖的壓縮強(qiáng)度和塑性變形量。結(jié)果與分析沖擊試驗(yàn)圖1展示了花崗巖在不同應(yīng)變率下的殘余壓縮強(qiáng)度和壓縮模量?？梢钥闯?，在較低的應(yīng)變率下，花崗巖具有較高的殘余強(qiáng)度和壓縮模量，但隨著應(yīng)變率的增加，這些參數(shù)逐漸下降。當(dāng)應(yīng)變率達(dá)到10~2s~(-1)時(shí)，殘余壓縮強(qiáng)度和壓縮模量分別降至最低值。圖1花崗巖在不同應(yīng)變率下的殘余壓縮強(qiáng)度和壓縮模量圖2展示了花崗巖在不同應(yīng)變率下的彈性模量和應(yīng)力強(qiáng)度?？梢钥闯?，在應(yīng)變率較低時(shí)，花崗巖具有高的彈性和強(qiáng)度，但當(dāng)應(yīng)變率增加時(shí)，這些參數(shù)被顯著降低。當(dāng)應(yīng)變率達(dá)到10~2s~(-1)時(shí)，花崗巖的彈性模量和應(yīng)力強(qiáng)度分別降至最低值。圖2花崗巖在不同應(yīng)變率下的彈性模量和應(yīng)力強(qiáng)度壓縮實(shí)驗(yàn)圖3展示了花崗巖在不同應(yīng)變率下的壓縮強(qiáng)度和塑性變形量。在所有應(yīng)變率下，花崗巖的壓縮強(qiáng)度都相當(dāng)穩(wěn)定。但是，在較高的應(yīng)變率下，花崗巖的塑性變形量明顯增加。圖3花崗巖在不同應(yīng)變率下的壓縮強(qiáng)度和塑性變形量討論與結(jié)論通過(guò)沖擊試驗(yàn)和壓縮實(shí)驗(yàn)，我們對(duì)10~1～10~2s~(-1)應(yīng)變率下花崗巖的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在高應(yīng)變率下，花崗巖具有更高的彈性和塑性變形能力，但其堅(jiān)硬性和斷裂韌性較差。此外，高溫環(huán)境下花崗巖的動(dòng)態(tài)性能也受到了影響。綜上所述，應(yīng)變率是影響花崗巖動(dòng)態(tài)力學(xué)行為的重要因素之一。在工程應(yīng)用中，需考慮花崗巖的應(yīng)變率對(duì)其力學(xué)行為的影響，以確保其工程性能和安全性。此外，在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)考慮環(huán)境因素對(duì)花崗巖性能的影響，以提高其工程可靠性。參考文獻(xiàn)[1]張志雄，袁峰，李麗，等.巖石動(dòng)態(tài)試驗(yàn)研究的新進(jìn)展[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2014，33(11)。[2]HallquistJO.LS-DYNAtheorymanual[EB/OL]