灰砂岩一维应力层裂演化特征试验研究

摘要

为研究灰砂岩在动态冲击下的拉伸力学性能，基于一维应力波理论，采用直径50 mm的Hopkinson压杆、超高速相机和灰砂岩岩石长杆试件开展一维层裂试验。通过数字图像相关法(DIC),研究冲击加载下灰砂岩试件层裂演化特征及加载率对灰砂岩层裂力学特性影响特征。研究结果表明：(1)层裂发生时，灰砂岩试件表面轴向应变在层裂位置发生跃迁，该位置两侧质点速度变化趋势相反。(2)随着冲击速度的增大，试件层裂位置断裂应变减小，层裂位置逐渐靠近自由端，第1次层裂发生时刻提前。(3)与波叠加法及自由面速度法相比，DIC方法在层裂强度测试中的精确性更好。(4)灰砂岩的断裂强度具有显著的应变率效应，且同一试件中后续层裂强度因应力波叠加而高于首次层裂。研究结果可为探究岩石的动态断裂行为、应变率效应及岩石动态本构方程的构建与优化提供依据。

关键词

层裂试验 / DIC / 拉伸强度 / 应力波 / Hopkinson压杆