砂岩动态断裂实验：冲击加载下的全过程分析

"冲击加载下的砂岩动态断裂全过程的实验和分析" 本文主要研究了砂岩在冲击载荷下的动态断裂行为，通过一种名为圆孔内单边裂纹平台巴西圆盘（HSCFBD）的新式试样，在直径100毫米的分离式霍普金森压杆上进行了径向冲击加载实验。这是首次针对砂岩进行的I型动态断裂全过程的研究。实验条件设定为较低的加载气压（0.16~0.17 MPa），导致炮弹以3.7~4.4 m/s的速度撞击试样。 实验结果显示，砂岩的动态断裂过程可以分为三个阶段：动态起裂、动态扩展和动态止裂。在止裂之后，裂纹会经历一段时间的停滞，直到开始第二次起裂。利用裂纹扩展计，研究人员能够准确记录裂纹起裂、扩展和止裂的瞬时时间，从而确定动态起裂时刻、裂纹扩展速度以及止裂时刻。通过实验-数值-解析法，进一步得到了砂岩的动态起裂韧度、扩展韧度和止裂韧度。 文中还从微观角度探讨了动态起裂韧度和起裂时间对加载速率的敏感性，揭示了加载速率对材料动态响应的影响。此外，作者初步分析了试样内部应力波反射对动态止裂过程的作用，指出应力波反射可能影响裂纹的扩展和停止。 这项研究对于理解砂岩在高速冲击条件下的破坏机制具有重要意义，对于地质灾害防治、地下工程设计以及能源开采等领域的工程实践提供了理论支持。同时，它也为岩石力学和材料科学的进一步研究提供了新的实验方法和技术手段。 关键词: 圆孔内单边裂纹平台巴西圆盘；动态断裂全过程；动态起裂韧度；动态扩展韧度；动态止裂韧度；应力波反射。