耦合效应的应变率和冻融温度对动态力学性能和分形特性的饱和黄色砂岩

文摘

应变速率变形性质不仅是一个重要的影响因素也是一个重要的参数分析岩石材料的动态力学行为。在这项研究中,饱和黄色砂岩的动态压缩力学性能在四个应变率和六个冻融温度研究了利用SHPB试验系统。应变率和冻融温度的耦合效应讨论了岩石材料的力学参数的细节,和峰值应变和耗散能量的关系公式与应变率和冻融温度也成立。最后,断口的分形维数特征样本,分析了应变率和温度利用分形维数的方法。研究结果表明,(1)随着应变率的增加,峰值应变的增加速度、峰值强度、中等应变率和耗散能量水平明显高于在高应变率水平,表明在高应变速率应变率效应减弱。(2)冻融温度可以提高brittleness-ductile转换速率饱和标本。(3)根据应变率敏感性系数,在室温下,应变率对峰值应变的影响和峰值强度最弱,而在-20°~ -30°C,它们是最重要的。此外,应变率对耗散能量的影响意义重大,在室温下,在最低-30°C。(4)分形维数逐渐增加与应变率增加或冻融温度降低,表明冻融环境具有积极作用为增加样本的损伤与断裂度饱和标本。我们的研究结果可以提供一个极为重要的理论依据动态防灾和岩石工程的结构设计在寒冷的地区。

1。介绍

岩石材料的动态力学性能是一个非常重要的岩石结构工程稳定性评价指标,如隧道开挖、爆破工程、采矿开挖,石油钻井工程。因此,地下工程的结构设计和稳定性评估需要考虑岩石材料的动态力学性能对预防地震的影响和冲击载荷在结构强度1,2]。应变率是一种非常有效的参数可以反映岩石材料的变形和动态力学行为。与此同时,岩石材料的力学性能密切相关的应变率3- - - - - -5]。根据振幅,它可分为低应变率(10⁵-10年²年代¹)、中等应变率(10²-10年²年代¹)、高应变率(10²-10年⁴年代¹)和超高应变率(超过10⁴年代¹)[2,6- - - - - -8]。在低应变速率范围内,材料强度参数逐渐随应变速率的增加而增大,而在中等应变速率条件下迅速增加。高或超高应变率水平时,应变率效应的材料强度参数恢复疲软(9]。分离式霍普金森压杆(SHPB)系统,作为最常用的和稳定的动态测试装置,被广泛用来获取岩石的动态力学性能或如磐石般坚韧的材料在高应变率。事实上,各种如磐石般坚韧的应变率效应的材料,如混凝土,土石混合体,和岩石,进行了研究,取得了丰硕的研究成果通过实验和数值模拟方法(10- - - - - -17]。然而,岩石材料的动态力学性能不仅与应变率相关,还与冻融(化学)效应密切相关。温度和冲击荷载的耦合影响被忽视在上面的调查。

事实上,许多岩石工程技术在寒冷的地区,比如公路建设,露天边坡稳定性,道路和隧道开挖,关心冻融岩石材料的问题。因此,这些工程的设计必须充分考虑冻融作用对岩石力学性质的影响。目前,大量的研究已经进行了岩石的冻融作用在静态或动态加载条件下材料(18- - - - - -25]。然而,上述工作主要是局限于静态或动态机械调查考虑冻融循环次数的影响在不同的应变率或冻融温度较低或中等应变率。这并不揭示冻融的影响温度对岩石材料的动态力学性能影响进行高应变率加载条件。

此外,冲击荷载后标本的碎片分布特征也是一个极其重要的指标评价岩石材料的破坏程度统计或分形方法。大量的调查与岩石材料的破坏特征进行了在不同的应变率、应力状态、高温或冻融效应(9,26- - - - - -28]。然而,很少有报道的耦合效应中染色率和冻融温度对动态断裂特性已发表在文学。在本文中,我们主要关注详细讨论以下两个问题:(1)如何应变率影响岩石材料的动态力学性能受不同冻融温度和应变率硬化效应是否仍然存在?(2)应变率和冻融温度如何影响骨折程度的标本?

基于以上提出的问题,饱和黄色砂岩的动态抗压测试是不同的应变率和温度下进行。然后,应变速率和冻融温度的耦合效应的动态力学行为,详细分析了岩石和动态力学参数的表达公式与温度和应变速率也推导出部分3。最后,冲击试验后,我们收集的碎片饱和黄色砂岩和分析其分形特征的分形维数计算方法。我们的研究结果可以提供一个极为重要的理论依据动态防灾和岩石工程的结构设计在寒冷的地区。

2。实验

2.1。材料制备

在这项研究中,测试黄砂岩,岩石材料收集的Haerwusu露天煤矿(图1)位于内蒙古自治区,中国。石英钠长石主要矿物含量是54%,19.9%,17.4%歪长石,santafeite浊沸石的5.8%和2.9%。砂岩标本被从同一块,切成圆柱体直径50毫米和25毫米高度误差小于0.05毫米在高度和直径0.02毫米9]。然后,无损超声纵波速度测试在标本显示黄色砂岩进行材料表现出明显的各向同性行为。分别其纵波和密度1.58公里/ s和2287公斤/米³单轴抗压强度平均为50.89 MPa,平均绩点5.67弹性模量,泊松比0.22。

2.2。测试设备

主要检测设备包括冻融试验系统、SHPB试验系统,分离粒度检测装置片段。首先,JC-ZDR-5冻融试验机是用来治疗饱和黄色砂岩材料有八个冻融循环在正常温度(25°C)和低温(5°C, -10°C, -15°C, -20°C,和-30°C)。然后,冲击荷载试验进行了一个50毫米直径SHPB试验系统,它由加载驱动系统,压杆系统,能量吸收系统,信号采集系统,如图2。冲击试验期间,这名前锋酒吧可以获得不同冲击速度通过调整空气压力产生的高压氮罐,然后,这位前锋酒吧与事件栏相撞发生的事件或压力加在事件栏将传播自由的岩石标本。一些事件脉冲返回事件栏反映脉冲,而其他人被传播到酒吧作为发射脉冲传播。所有的压力+两个酒吧将信息记录到的信号采集系统的弹性压杆上的应变计。在这项研究中,弹性模量和波速入射杆和传动杆,分别210 gpa和5450 m / s的长度25毫米,直径50毫米事件栏。冲击试验后,粒径筛选设备被用来研究的分形特征片段用分形维数的方法。

2.3。测试过程

在这项研究中,具体的测试过程(图2)如下:(1)饱和实验过程:大自然的纵波速度标本是首先监控。标本相同的纵波速度(大约1580 m / s)被选在孵化器干24小时在105°С。接下来,选择的样本被放置在真空注入饱和系统(VPSS)来提取天然气与水注入了12个小时,直到从标本的表面没有气泡溢出。然后,空气压力调整密封罐的大气压力和保持12小时。当样品的质量变化小于每小时0.01 g,它可以被认为是已达到饱和状态(2)冻融循环测试过程:首先,饱和黄色砂岩标本被从密封罐。为了消除水分含量的影响,饱和黄色砂岩标本相同含水率被选为测试标本和分成24组每组5个标本。平均饱和含水率约为5.71%。然后,饱和标本放置在不同温度下的冻融循环罐和冷冻(25°С,5°С,-10°С,-15°С,-20°С,和-30°С)有八个冻融循环。此外,温度下降阶段,冻结阶段,升温阶段,和解冻阶段持续了2小时,6小时,1 h,和6 h,分别;一个冻融循环的总时间是15 h。冻融实验的温度历史曲线显示在图中3(3)负载测试过程的影响:事件之间的标本被酒吧和传动杆;的两端被涂上一层凡士林,以减少摩擦效应在specimen-incident酒吧或specimen-transmission栏界面。然后,影响气体压力(0.2 ~ 0.35 MPa),分别应用于饱和标本在相同的温度下产生不同的应变率。饱和黄色砂岩的平均应变率范围在本研究从74.22年代¹169.41年代¹。在这个实验中,有6组温度和4组应变率。总共24组实验结合成对,每个实验重复5次(4)冲击试验后,标本收集的碎片,分为不同的粒径范围使用分类的屏幕。然后,碎片的质量在不同粒径范围测量,和分形特征进行了分析,以反映冻融温度的耦合效应和应变率的损害程度的饱和黄色砂岩

2.4。数据处理

2.4.1。耗散能量的计算过程

基于一维应力波理论和均匀应力假设,压力 ,应变 ,和应变率可以计算每个样本的三波分析方法(2,24]。

在哪里 , ,和 ,分别代表了应变信号的入射波、反射波和透射波; , ,和分别是,杨氏模量,横截面积,和酒吧的弹性波速度;和是身高和试件的横截面积,分别;和是弹性波的持续时间。

然后,入射能量 ,反映能源 ,和传输能量可以通过计算

在哪里 , ,和 ,分别代表事件的压力波,反射波和透射波。

在SHPB试验,入射能量( )前锋之间的影响造成的酒吧,酒吧事件可视为总能量的输入系统,它主要包括四个部分(24]。能量反射事件栏(反射能量, ),能量转移到传播栏(传输能量, ),能量吸收的标本(耗散能量(德), ),和能量损失specimen-incident和specimen-transmitted酒吧接口由于摩擦效应,占一个很小的比例,可以忽略。因此,能量耗散可以表示为

2.4.2。应变率敏感性系数的定义

为了更清楚地和有效地描述动态压缩力学性能的应变率效应的饱和黄色砂岩在不同低温下,应变率敏感性系数峰值强度、峰值应变、弹性模量和能量耗散定义如下(2]:

在哪里 , , ,和是应变率敏感性系数峰值强度、峰值应变、弹性模量、和能量耗散。和代表的最大和最小值在每个低温应变率。 , , ,和是相应的峰值应力、峰值应变、弹性模量,分别和耗散能量的标本。应变率敏感性系数越大,越明显的应变率效应。

3所示。实验结果分析

动态峰值应力、动态应变峰值、动态弹性模量和脆性/韧性行为的耦合效应下的标本冻融温度和应变率可以推断应力-应变曲线。图4呈现典型的动态抗压应力-应变曲线得到的SHPB试验在四个加载水平和六个冻融温度水平。可以清楚的看到,应变率和冻融温度对动态压缩行为有非常重要的影响的岩石标本(29日]。应力-应变曲线大致可以分为四个阶段作为一个整体:非线性压缩变形阶段的初始裂纹闭合,弹性变形阶段,裂纹非稳定扩展阶段,postpeak塑性变形阶段。尽管在不同的应变率和温度下,应力-应变曲线的形状特征基本上是类似于他们的过程的非线性压缩变形阶段相对较短。当温度小于-20°С,高峰后应力-应变曲线的斜率明显减小。这意味着黄砂岩试样的脆性削弱而塑性或韧性提高。此外,强度参数,如峰值应力、峰值应变、动态弹性模量和耗散能量,当温度和应变率的变化而变化的标本。动态压缩力学行为的实验结果对黄砂岩在不同温度和应变率如表所示1。应该指出的是,实验结果的平均值三个标本后去除两组的数据和更大的错误。

(一) 年代¹

(b) 年代¹

(c) 年代¹

(d) 年代¹


数量	温度(°C)	应变率(年代¹)	平均值(年代¹)	动态抗压强度(MPa)	峰值应变(10³)	弹性模量(GPa)	德(J)

1	25	72.51	74.22	70.41	5.02	34.42	30.13
2	5	74.57		67.16	6.70	23.48	27.81
3	-10年	76.00		61.83	7.84	13.46	24.77
4	-15年	73.87		53.55	8.55	9.13	23.52
5	-20年	75.02		44.97	10.40	7.97	24.20
6	-30年	73.95		36.39	11.72	3.68	20.19

1	25	92.35	91.64	76.49	6.61	35.36	48.64
2	5	91.58		73.68	8.16	17.46	43.55
3	-10年	91.10		66.20	9.14	11.91	38.93
4	-15年	92.47		62.92	10.36	5.69	34.00
5	-20年	91.93		56.84	11.91	4.83	34.45
6	-30年	90.41		47.49	15.50	3.08	30.69

1	25	116.94	118.22	90.94	6.61	23.92	72.22
2	5	118.27		85.67	8.70	21.56	61.74
3	-10年	119.33		82.46	10.26	17.71	54.54
4	-15年	118.93		74.85	12.44	9.45	49.74
5	-20年	117.86		70.76	13.57	7.63	46.08
6	-30年	117.99		60.23	17.30	6.42	44.74

1	25	168.43	169.41	92.42	8.61	23.46	85.47
2	5	169.35		90.38	11.04	12.48	82.66
3	-10年	170.39		86.30	12.09	10.33	78.87
4	-15年	169.47		82.22	14.00	8.82	66.74
5	-20年	168.98		76.09	15.57	8.53	63.41
6	-30年	169.84		65.02	19.57	7.70	54.23

3.1。耦合效应的应变速率和低温动态应变峰值

图5显示动态应变峰值在不同温度和应变率。它可以清楚的看到,这两个变量存在良好的规律性和制服这些曲线的拟合方程可以表示为

在哪里和,分别拟合系数与温度有关,其中的价值和相关系数见表2。


25°C	5°C	-10°C	-15°C	-20°C	-30°C

0.033	0.042	0.042	0.055	0.052	0.074
2.888	3.788	4.972	5.088	6.894	7.592
0.906	0.969	0.976	0.922	0.968	0.867

为了获得峰值应变的具体表达式下应变率和温度的耦合效应,需要分析的拟合系数和温度之间的关系。如图6拟合系数随温度的变化也存在良好的规律性。拟合方程所示

用方程(6)方程(5),峰值应变与应变率和温度的关系公式可以推导出如下:

岩石的动态应变峰值预测方程(7)并与实验室观察;如图71:1倾斜线在图中给出。预测价值和1之间的距离:1斜行代表预测值与观测值之间的误差(30.]。从图可以看出,附近的预测值基本上是分布式1:1斜行;方程(7)可以用来预测率动态在任何温度和峰值应变的影响。

图8显示了应变率敏感性系数峰值应变随温度变化。图9显示了峰值应变的增加比率相比,室温下不同温度和应变率。从数据可以看出8和9应变速率的增强效果总是存在低温。然而,根据应变率水平(7,8),峰值应变的增加速度在中等应变率水平(74.22 s¹和91.64年代¹)在高应变率明显高于水平(118.22 s¹和169.41年代¹),染色率增加。在室温下,峰值应变的应变率敏感性系数是0.038。随着温度降低,价值波动的变化。从5°C到-25°C,应变率敏感性系数增加了21.05%,15.79%,50.00%,和42.11%相比,室温下,分别。当温度达到-30°C时,应变率敏感性系数达到最大值0.082增加了115.79%,这表明应变率效应有着最重要的影响在这个温度。

此外,从图可以看出9峰值应变的增加比率与室温相比显示了分散分布随着应变率的增加,表明应变率的影响在增加峰值应变的比例不正常。然而,峰值应变的增加比率逐渐增加而降低温度和达到最大值,当温度达到-30°C。这意味着冻融温度对塑料有一定的增强影响黄砂岩的行为。冻融温度越低,越饱和黄色砂岩的延性。

3.2。耦合效应的应变速率和低温耗散能量

图10显示了耗散能量在不同温度和应变率。从图中我们可以很清楚地看到10耗散能量呈现明显的应变率和温度效应和制服这些曲线拟合方程如下:

拟合系数和以及拟合曲线的相关系数如表所示3。


25°C	5°C	-10°C	-15°C	-20°C	-30°C

67.73	66.41	65.22	53.04	47.34	41.73
258.00	257年	256.10	204.80	179.60	157.90
0.956	0.996	0.999	0.997	0.999	0.972

获得一定的能量耗散方程耦合应变速率和温度的影响下,拟合系数和温度之间的关系应该首先确定。

图11显示了上述变量的拟合曲线,表明一个好的规律。所示的拟合方程可以写成方程(9)。

用方程(9)方程(8),某些表达式的耗散能量耦合效应下的应变率和温度可以得到如下:

方程(10)是用来预测岩石的能量耗散和比较它与实验室观测值。如图121:1倾斜线在图中给出。预测值之间的距离和1:1倾斜线代表了预测值与观测值之间的误差。从图可以看出,附近的预测值基本上是分布式1:1斜行;方程(11)可以用来预测在任何温度和能量耗散率的影响。

图13显示了耗散能量的应变率敏感性系数随温度变化。从图可以看出13应变速率的增感效应消散能源在不同温度下也存在和增加的速度在不同的温度也有一个明显的应变率效应。耗散能量的增加比率高应变率水平(118.22 s¹和169.41年代¹)低于中等应变率水平(74.22 s¹和91.64年代¹),这表明应变率效应逐渐减弱与应变率增加。在室温下,耗散能量的应变率敏感性系数是0.579。随着温度下降,价值逐步非线性减小,直到达到最小值在-30°C(0.358),表明应变率效应消散能源逐渐削弱了冻融温度的降低。

图14显示了耗散能量的增加比率相比,室温下不同温度和应变率。从图可以看出14耗散能量的增加比率在不同冻融温度显示减少的变化特征首先在74.22秒的范围¹~ 118.22年代¹然后增加118.22秒的范围内¹~ 169.41年代¹,表明应变率的影响在增加耗散能量的比例有明显的区间效应。总的来说,随着冻融温度的增加,无论单独的离散点,增加耗散能量的比例逐渐增加,大幅值是负的。从-30°C到5°C,增加比例从-36.9%变化到-10.47%至91.64应变率¹或者在应变率从-36.55%到-3.29% 118.22 s¹。在-30°C,耗散能量的增加比率达到最小值,表明岩石材料的能量吸收能力已经达到最低。

这可能主要是因为冻融温度大大导致了严重的岩石材料内部损伤程度的冻胀现象的效果。因此,能量吸收标本将大大减少测试过程中的影响。

3.3。耦合应变率和低的温度对弹性模量的影响

动态弹性模量是一个极为重要的力学指标评价岩石材料的变形抗力的影响。一般来说,有很多不同的方法来确定弹性模量,主要包括割线模量、切线模量和平均模量。在本文中,我们采取近似直线的斜率在弹性阶段的应力-应变曲线为岩石材料的弹性模量。的方法已经被用于其他论文(9]。

图15展示了进化弹性模量法在不同温度和应变率。图16显示了弹性模量的应变率敏感性系数在不同的温度。从数据可以看出15和16,弹性模量与应变率波动增加。这意味着没有明显的应变率效应在不同温度下的弹性模量。实验现象已经在一些实验验证2]。此外,随着冻融温度增加,弹性模量逐渐增加,这表明冻融温度越低,黄砂岩的抗变形性越弱。

图17显示了弹性模量的增加比率与室温相比。从图可以看出17比例的增加,弹性模量呈现明显的波动特性与应变率增加。此外,弹性模量逐渐的增加比率随温度降低而减小。从5°C到-30°C,增加比例从-31.77%变化到-89.3%至74.22应变率¹或者在应变率从-9.8%到-73.14% 118.22 s¹。在-30°C,弹性模量的增加比率相比,室温达到最小值,表明岩石抵抗变形的能力已经达到这个温度下弱。

3.4。耦合效应的应变率和低温动态峰值强度

图18显示动态峰值应力在不同温度和应变率。图19表示的应变率敏感性系数峰值应力随温度变化。从数据可以看出18和19,增强应变率对峰值的影响强度的黄色砂岩在不同温度下也总是存在。它有一个明显的规律与温度和应变率。总的来说,在高应变率峰值应力的增加速度水平(118.22 s¹和169.41年代¹)低于中等应变率水平(74.22 s¹和91.62年代¹),表明,在同一温度下,应变速率效应逐渐减弱随着应变率的增加。此外,峰值应力的应变率敏感性系数总是正的显著增加和温度降低从25°C到-20°C,表明对峰值应变率效应强度逐渐加强了与冻融温度的降低。否则,应变率敏感性系数在-30°C略低于0.30,0.33在-20°C,但高于其他温度。这可能是因为,在-30°C,标本的表面出现了一个明显的粒子剥落现象,这增加了冻胀破坏程度和破坏了岩石材料的完整性,造成错误的测试结果。粒子剥落现象如图20.。

图21显示了峰值应力的增加比率相比,室温下不同温度和应变率。从图可以看出21总体上,峰值应力的增加比率与温度和应变速率具有明显的相关性。随着应变率的增加,增加比例逐渐增加非线性和温度降低的现象是更重要的。当温度达到-30°C时,这种现象最为明显。此外,峰值应力的增加比率逐渐随温度降低而减小,达到-48.32%的最小值为74.22¹,37.92%为91.64 s¹,33.76%为118.22 s¹29.65%,169.41年代¹当温度达到-30°C,这表明冻融温度有一个严重的削弱对岩石强度的影响,从而降低岩石的承载力。

4所示。耦合效应的应变率和低温度对分形特征

4.1。分形维数计算方法

为了定量研究应变率对断裂的影响程度的标本在不同冻融温度,mass-equivalent维度的方法是一种有效的分形维数计算方法用于探索的分形特征骨折标本后冲击试验在这个文学。具体的计算公式如下(27]:

在哪里断口的分形维数的标本。更大的参数是,试样的断裂程度就越高。拟合线的斜率在对数坐标吗。比粒径小的累积质量碎片每个标本。总质量的片段。

冲击试验后,首先收集标本的片段,然后,有八层的分级筛是用来把碎片的粒径范围分为50-15 mm,战绩mm,骁将mm, 11 - 8.5毫米,8.5 - 6毫米,6毫米,4 - 2.5毫米,2.5 - 1毫米,1 - 0毫米。最大粒径是50毫米。碎片的质量在不同的粒度范围将由电子天平测量和参数 , ,和也会计算。接下来,参数可以通过拟合线的斜率在对数坐标吗。最后,用参数在方程(11的分形维数),片段( )可以很容易地计算出在不同温度和应变率。砂岩破碎的分形特征参数如表所示4。


(°C)	(年代¹)
(°C)	(年代¹)

5	74.22	0.13	0.11	0.09	0.06	0.04	0.03	0.02	0.02	0.99	2.01
	91.64	0.37	0.37	0.29	0.21	0.11	0.08	0.06	0.04	0.91	2.09
	118.22	0.60	0.54	0.48	0.38	0.30	0.24	0.19	0.13	0.58	2.29
	169.41	0.74	0.65	0.59	0.48	0.37	0.30	0.25	0.16	0.56	2.44

-10年	74.22	0.16	0.15	0.13	0.09	0.06	0.04	0.03	0.02	0.92	2.08
	91.64	0.46	0.41	0.33	0.27	0.18	0.13	0.10	0.07	0.72	2.28
	118.22	0.61	0.60	0.54	0.48	0.38	0.28	0.23	0.15	0.54	2.46
	169.41	0.89	0.84	0.82	0.71	0.60	0.48	0.39	0.26	0.47	2.53

-15年	74.22	0.24	0.23	0.16	0.11	0.06	0.05	0.04	0.02	0.90	2.10
	91.64	0.54	0.53	0.48	0.37	0.26	0.19	0.15	0.10	0.67	2.33
	118.22	0.69	0.64	0.55	0.45	0.36	0.29	0.25	0.17	0.52	2.48
	169.41	0.92	0.92	0.90	0.85	0.69	0.56	0.51	0.34	0.38	2.62

-20年	74.22	0.35	0.30	0.28	0.16	0.10	0.08	0.06	0.04	0.82	2.18
	91.64	0.61	0.54	0.52	0.42	0.34	0.27	0.22	0.14	0.60	2.40
	118.22	0.68	0.68	0.67	0.58	0.47	0.38	0.32	0.21	0.48	2.52
	169.41	0.96	0.96	0.93	0.89	0.77	0.64	0.55	0.37	0.36	2.64

-30年	74.22	0.44	0.44	0.35	0.29	0.21	0.16	0.13	0.08	0.65	2.35
	91.64	0.71	0.65	0.59	0.47	0.37	0.29	0.25	0.16	0.57	2.43
	118.22	0.72	0.70	0.68	0.57	0.45	0.36	0.30	0.21	0.45	2.55
	169.41	0.97	0.97	0.96	0.91	0.83	0.71	0.61	0.44	0.30	2.70

4.2。不同应变率下的分形维数和冻融温度

图22显示了分形维数的变化与应变率和冻融温度。

从图可以看出22应变率效应的分形维数在不同冻融温度始终存在。分形维数给出一个与应变率正相关。当应变速率增加从74.22 s¹169.41年代¹片段的分形维数从2.01增加到2.44,上涨21.39% 5°C;从2.08到2.53,21.63%为-10°C;从2.10到2.62,24.76%为-15°C;从2.18到2.64,21.10%为-20°C;从2.38到2.70,上涨14.89% -30°C。此外,总的来说,分形维数的增加速度逐渐随应变速率增加而减小,表明高应变率更有可能增加骨折程度的岩石材料,但应变率效应削弱了在高应变率。此外,分形维数也逐渐随冻融温度降低,表明低冻融温度环境具有积极作用的损伤与断裂程度增加饱和标本的标本。当温度达到-30°C和应变率达到169.41 s¹,分形维数达到最大值时,表明断裂程度的标本在这个国家是最严重的。

5。结论

本文耦合效应的应变率和冻融温度对饱和黄色砂岩的动态压缩力学和断裂行为由SHPB试验研究。此外,公式的关系和耗散能量峰值应变与应变率和冻融温度也是成立的。最后,介绍了分形维数的方法来分析骨折标本的分形特征受到不同的应变率和温度冲击试验。的主要结论总结如下:(1)应变率强化效应的应变峰值,峰值强度,和耗散能量的饱和黄色砂岩在不同冻融温度仍然存在。随着应变率的增加,增加的速度高于中等应变率参数水平(74.22 s¹和91.64年代¹)明显高于高应变率水平(118.22 s¹和169.41年代¹),这表明在高应变应变率效应逐渐减弱。弹性模量变化与应变率无关(2)在相同的应变率参数的峰值强度、弹性模量、和耗散能量逐渐减少的减少冻融温度而峰值应变相反(3)在室温下,应变率对峰值应变和峰值强度的影响是最弱的,而在-20°~ -30°C,它是最重要的。当温度高于-10°C时,应变率敏感性系数的增加速度没有明显的变化,而下面的迅速增加与温度降低时-10°C。此外,应变率对耗散能量的影响意义重大,在室温下,在最低-30°C(4)应变率和冻融温度有显著重要的骨折标本对分形维数的影响。应变速率增加,分形维数逐渐增加。然而,增加的速度逐渐降低,表明高应变率更有可能增加骨折程度的岩石材料,但在高应变速率应变率效应减弱。此外,分形维数也逐渐随冻融温度降低,表明冻融温度较低的环境温度有积极作用为增加样本的损伤与断裂度饱和标本

数据可用性

大部分的数据生成或分析在这项研究包含在这个手稿,和所有的数据从相应的作者以合理的要求。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作是由中国国家自然科学基金资助的研究项目(52074240,52074240)和中国江苏省“333工程”(BRA2019236)。

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