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巴西劈裂试验中试样微缺陷对试验结果影响研究

孔雪珍  魏雪霞  
【摘要】:在工程设计和施工中,岩石、混凝土等脆性材料的抗拉强度是一个非常重要的力学指标,在工程中岩体、混凝土常处于复杂的应力状态,有的部分处于压缩应力状态,有的地方则处于拉伸应力状态,由于岩石、混凝土材料的抗拉强度远小于抗压强度,所以处于复杂应力的状态的岩石、混凝土等脆性材料总是拉伸破坏。因此,正确进行岩体、混凝土等脆性材料的应力状态区域划分,即破坏危险区域的确定是脆性材料强度分析的关键因素,而其抗拉强度又是确定工程破坏区的基础资料之一,关于岩石、混凝土等脆性材料抗拉强度的研究则是很有实际工程意义[1-3]。岩石、混凝土等脆性材料抗拉强度的研究方法主要有直接拉伸、三点弯曲和巴西劈裂试验法,由于直接拉伸和三点弯曲的不稳定性[4],目前大多采用巴西劈裂试验等间接测试手段来得到岩石、混凝土等脆性材料的抗拉强度[1,2]。巴西劈裂试验原理来源于对心受压圆盘问题的弹性力学解,由于最早该试验由巴西学者提出并进行了分析研究,因此也称为巴西圆盘试验。巴西劈裂试验的理论基础是对称载荷作用下圆盘的应力场分布,尤其是对称载荷作用连线上的横向拉应力分布,用弹性理论解析出岩石、混凝土等脆性材料的抗拉强度,一般这类试验可在普通试验机上完成[1,2]。国际岩石力学学会(InternationalSocietyforRockMechanics)于1978年颁布了用巴西圆盘试件测试岩石抗拉强度的试验规范,美国材料试验学会(AmericanSocietyforTestingMaterial)标准也推广这种试验方法[5]。关于均匀介质的巴西劈裂试验已有较多的学者进行了相关的理论和试验研究,而实际试验过程中很难保证试样的均匀性,这样就导致所测结果与理论研究不符合,则对于脆性材料稳定性分析评价不够准确,无法达到工程需求。考虑到采用解析的方法来研究非均匀介质在巴西劈裂试验中的应力分布问题已经较为困难,故而本文采用ANSYS仿真软件进行三维准静态巴西劈裂试验数值模拟。

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