三维标定：中心孔圆盘试件应力强度因子研究

"中心圆孔圆盘试件三维最大无量纲应力强度因子的标定 (2012年)" 在岩石力学与工程领域，精确测量岩石的断裂韧度是至关重要的，这涉及到矿山开采、隧道掘进以及地质灾害评估等多个方面。传统的圆盘试件在标定无量纲应力强度因子时，往往基于平面假设，即二维分析。然而，这种方法可能忽略了三维效应，从而导致测量结果的不准确性。张盛和梁亚磊在2012年的《中国有色金属学报》上发表的研究中，针对这一问题进行了深入探讨。 他们使用了FRANC3D，这是一个专门的三维断裂分析软件，来研究不同中心孔尺寸的中心圆孔平台巴西圆盘HFBD试件。该试件是一种常见的用于测定岩石断裂特性的实验装置。通过模拟三维裂纹前沿，研究人员发现，沿着圆盘厚度方向，虚拟三维裂纹前端各点的最大无量纲应力强度因子并非均匀分布。具体来说，这些点的应力强度因子存在差异，尤其是中心点与二维标定值的最大误差达到了约3%。 这一发现揭示了二维分析方法的局限性，尤其是在考虑复杂几何形状和三维应力状态的情况下。为了克服这个问题，研究者推荐了一种新的中心圆孔平台圆盘试件尺寸，这种设计能够使三维分析简化为二维，同时又不会受到三维尺寸的影响。这种优化的试件设计有助于提高测量岩石断裂韧度的精度，为后续的岩石力学实验提供了更可靠的基础。 此外，该研究还强调了在进行岩石力学实验时考虑三维效应的重要性，特别是在评估应力强度因子时。通过对三维裂纹前沿的细致分析，可以更准确地理解和预测岩石在实际工程条件下的破坏行为，这对于保障地下工程的安全性和稳定性具有重要意义。 关键词：中心圆孔圆盘试件；三维应力强度因子；岩石断裂韧度 中图分类号：TD313 文献标志码：A 这篇论文提供了关于三维无量纲应力强度因子标定的重要见解，对于岩石力学研究者和工程师来说，这是理解岩石断裂机制和改进实验方法的关键参考。通过采用更精确的三维分析方法，可以提升岩石力学试验的准确性和工程应用的可靠性。