花岗岩动态力学特性与损伤演化：SHPB实验与指数模型构建

本文主要探讨了花岗岩在不同应力波波长(0.8~2.0米)和应变率(20~120秒^-1)下的冲击力学特性以及其损伤演化规律。作者通过分离式霍普金森压杆(SHPB)实验方法对花岗岩进行了深入研究。研究发现，花岗岩的动态抗压强度与其应变率呈现出线性正相关关系，动态抗压强度因子与应变率的自然对数也呈现同样趋势。峰值应变随应变率的增加而线性增加，并且随着波长的增加，峰值应变的整体水平有所提升。 进一步的实验结果显示，在同一波长下，花岗岩的累积损伤随应变率的提高呈现出指数型增长模式。当应变率保持不变时，增大应力波波长会加剧花岗岩的损伤累积效应，这种效应依然遵循指数增长规律。在多次冲击下，尽管花岗岩的损伤整体上具有相似的发展趋势，但损伤的增长速率会随着冲击次数的增加而加快。 基于这些观察，作者构建了一个以指数函数为基础的损伤演化模型，该模型不仅考虑了应力波参数的影响，还考虑了冲击次数的效应。模型中的参数被赋予了明确的物理意义，这有助于理解和预测花岗岩在不同工况下的行为。通过对模型的验证，作者证明了模型的合理性和参数物理意义的准确性，这对于工程设计和材料选择具有重要的指导价值。 这篇研究为理解花岗岩在动态冲击条件下的力学行为提供了深入的认识，特别是在极端应变率和波长条件下，对于涉及花岗岩结构的抗震、采矿和地质工程等领域具有实际应用意义。