受壓狀態(tài)下脆性材料斷裂機(jī)理的試驗(yàn)研究.pdf

1、本文主要通過理論分析和試驗(yàn)，對(duì)脆性材料的斷裂機(jī)理及斷裂方向進(jìn)行研究。本文首先從已有的研究結(jié)果出發(fā)，通過糾正已有研究的失誤，討論了脆性材料發(fā)生剪切破壞時(shí)，其斜截面上內(nèi)摩擦力的存在性，并從理論上通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)的方法分析了端面摩擦力、偏壓、試驗(yàn)機(jī)壓頭、材料特性等因素對(duì)斷裂方向的影響；首次對(duì)大量鑄鐵HT200試件進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)單軸壓縮試驗(yàn)，宏觀上觀察其危險(xiǎn)點(diǎn)和斷裂方向。并對(duì)試件斷面上不同部位進(jìn)行電鏡掃描，通過電鏡圖片，細(xì)觀上分析其斷裂機(jī)理；其次通過不

2、同尺寸的鑄鐵試件的單軸壓縮試驗(yàn)，觀察不同試件的斷裂機(jī)理，并從理論上分析了不同尺寸的試件其單軸抗壓強(qiáng)度不同的原因；最后通過大理巖、花崗巖、砂巖三種巖石材料的單軸壓縮試驗(yàn)，常規(guī)三軸試驗(yàn)，結(jié)合斷口的電鏡圖片，分別從宏觀和細(xì)觀上分析了巖石的斷裂機(jī)理。在此基礎(chǔ)上，引入應(yīng)力三維度這個(gè)應(yīng)力狀態(tài)參數(shù)，來區(qū)分不同的斷裂機(jī)理，并對(duì)工程實(shí)際中常用的斷裂強(qiáng)度準(zhǔn)則做了細(xì)致的討論。通過試驗(yàn)和分析，首次發(fā)現(xiàn)鑄鐵等材質(zhì)較均勻的脆性材料單軸壓縮破壞時(shí)，危險(xiǎn)點(diǎn)位于試件中部

3、，危險(xiǎn)點(diǎn)上斷裂方向?yàn)樽畲蠹魬?yīng)力方向，其壓縮破壞是一個(gè)復(fù)雜的斷裂過程，同一斷裂面發(fā)生了不同的斷裂機(jī)理，中部斷面，發(fā)生剪斷，而上下端部斷面，發(fā)生拉斷；對(duì)于鑄鐵等材質(zhì)較均勻的脆性材料，不同尺寸的試件其單軸抗壓強(qiáng)度不同的原因主要是由于端面摩擦力影響范圍不同；巖石等脆性材料的破壞機(jī)理受材料特性和應(yīng)力狀態(tài)的影響，隨著應(yīng)力三維度值從高向低依次變化，其斷裂機(jī)制也將由張拉破壞依次轉(zhuǎn)變?yōu)榧羟衅茐摹⑺苄粤鲃?dòng)破壞。剪切斷裂和塑性流動(dòng)兩種機(jī)理的轉(zhuǎn)變是連續(xù)的，這主