岩石是一种脆性的复合结构材料,内部存在大量随机分布的微裂纹,其抗拉强度一般比压缩强度低,不少实际工程中岩石常会出现拉伸破坏的形式,抗拉强度已成为表征岩石力学性能的一个重要参数。对岩石实施动态劈裂拉伸测试,可更科学地研究砂岩劈裂的损伤演化机制。

  通常,引起砂岩劈裂的主要载荷特性是受压时的载荷具有冲击性,形成破坏面大致平行于主应力作用方向,破坏过程迅速。属于张拉性质的破坏。数字图像相关技术(DIC)可用于测量被测物全场表面位移、应变,且无需与试样接触。

  由于抗弯性能、拉伸和压缩性能等,与第一次裂纹的出现有关,因此裂纹检测是测试中的一个重要环节。传统的应变计无法预测出现裂缝的位置,因此难以收集到高质量、可靠的测量数据。此外,由于砂岩断裂变形比较大,应变计通常无法测试断裂的试件。这意味着应变计难以检测损伤的起始位置,无法对试件进行全场测量。

  在此次测试中,采用新拓三维XTDIC三维全场应变测量系统,捕获加载装置对砂岩试件实施劈裂拉伸实验时的图像,并对图像进行分析计算处理,基于XTDIC系统的全场数据,可以实现全场观察砂岩裂纹的扩展。

  把劈裂夹具放入试验机的上、下承压板之间,使砂岩试样中心线和试验机的中心线在一条直线上;开动试验机以一定速度对砂岩试件进行加载,直至断裂破坏;XTDIC系统记录裂缝出现和演变过程,实时记录断裂破坏临界点。

  采用试验机不同加载速率的动态劈裂拉伸,可测试砂岩试件动态劈裂拉伸破坏过程中的能量构成和耗散特征。另外,在试验机实施加载时,通过输入数据,XTDIC系统可识别试验机加载载荷和频率。XTDIC系统还可用于抗拉、伸缩、冲击响应、碰撞测试中,测量部件变形、断裂、高应变率等场景。

  从实验结果可以看出,砂岩试件加载受力绝大部分耗散于微裂纹的损伤演化过程中,使试件中原有的无序裂纹朝有序方向发展,并形成一条宏观主裂纹,从而导致试件结构断裂破坏丧失承载能力。

  在工程实践中,岩石的破坏往往与一定的加载率有关,都涉及到岩石动态破坏的力学性能,如需使用数字图像相关技术(DIC)来精确记录实验过程,获取高质量的实验数据,请联系我们,新拓三维将提供更完善的产品方案,让您可以更专注于实验质量及实验效果。