西北红砂岩动态力学特性：冻结后的时效损伤模型

"西北人工冻结红砂岩的动态时效损伤模型" 本文主要探讨了西北地区人工冻结红砂岩在动态荷载下的动态力学特性，通过使用Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB)实验装置对处于-15℃条件下的红砂岩进行了单轴冲击压缩测试。在实验中收集并分析了5组有效数据，从而获得了5条对应于不同应变率的动态应力-应变曲线。这些数据揭示了红砂岩在动态加载条件下的行为模式。 根据损伤演化和元件模型理论，研究人员将冻结红砂岩视为由多种特性的非均匀质点构成：弹性、损伤、塑性和黏滞。以此为基础，他们建立了一个包含损伤体元件、黏壶和弹簧的时效损伤模型，旨在模拟和理解材料在时间过程中的破坏过程。 研究结果表明，试件的强度与其经历的平均应变率呈现指数关系。在较低的平均应变率下，材料强度的变化较为平缓；然而，随着平均应变率的提高，材料强度显著增加。在特定条件下，即平均应变率达到120.73 s^-1时，材料的应力峰值达到84.96 MPa，这几乎是其静态抗压强度44.1 MPa的两倍，显示了动态加载下红砂岩的显著增强效应。 提出的时效损伤模型在一定程度上成功地捕捉了在特定应变率范围内的冻结红砂岩的应力-应变关系，为理解和预测这类材料在动态环境下的行为提供了重要的理论依据。该研究对于工程实践中涉及人工冻结红砂岩的结构设计，如隧道掘进、地下工程稳定性分析等，具有重要的指导意义。 关键词：单轴冲击压缩；冻结红砂岩；SHPB试验；时效损伤模型 本研究得到国家自然科学基金的支持，为深入理解人工冻结红砂岩的动态响应及其在工程应用中的安全评估提供了新的科学依据。作者单仁亮，作为教授和博士生导师，对此领域的研究做出了贡献。