单轴循环荷载下砂岩变形与能量特性深入探究

本文主要探讨了单轴循环荷载对砂岩材料的显著影响，特别是在变形特性和能量特征方面的研究。通过采用WDT-1500多功能材料试验机，实验者针对砂岩进行了不同应力振幅条件下的循环加载测试。研究揭示了以下几个关键发现： 1. 循环荷载的极限值对砂岩变形行为有重要影响。当循环荷载超过或低于砂岩的屈服应力时，循环加载过程中的初始阶段和等速阶段，砂岩的环向和轴向变形呈现出不同的响应模式。这说明了荷载强度对砂岩局部应力分布和宏观行为的影响。 2. 单轴压缩条件下的屈服应力被视为砂岩循环硬化和软化特性转变的关键转折点。在这一应力范围内，砂岩的微观结构可能会经历重塑，导致力学性能发生改变。 3. 在循环加载过程中，能量耗散特征随着时间的推移呈现出显著的变化规律。能耗曲线表现出U形或L形，这反映了不同阶段砂岩内部能量吸收和消耗的不同特性。这种非线性行为对于理解砂岩的疲劳行为至关重要。 4. 基于Lazan材料阻尼理论，研究人员成功地建立了一个耗散能随循环次数演变的演化方程。实验数据与计算结果对比显示出该理论模型在预测砂岩循环加载过程中能量耗散方面的良好适用性，这对于设计和分析涉及砂岩的结构有着实际意义。 5. 本文的研究工作对于深入理解砂岩在地质环境中的力学行为，特别是在地下隧道、矿井开采以及地震工程等领域中的稳定性分析具有重要的参考价值。 这篇论文提供了一种系统的方法来量化砂岩在单轴循环荷载下的复杂行为，这对于优化工程设计和预测砂岩结构的耐久性具有重要的理论支撑。