受壓狀態(tài)下脆性材料斷裂機理的試驗研究.pdf

1、本文主要通過理論分析和試驗，對脆性材料的斷裂機理及斷裂方向進行研究。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，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、試驗機壓頭、材料特性等因素對斷裂方向的影響；首次對大量鑄鐵HT200試件進行準(zhǔn)靜態(tài)單軸壓縮試驗，宏觀上觀察其危險點和斷裂方向。并對試件斷面上不同部位進行電鏡掃描，通過電鏡圖片，細觀上分析其斷裂機理；其次通過不

2、同尺寸的鑄鐵試件的單軸壓縮試驗，觀察不同試件的斷裂機理，并從理論上分析了不同尺寸的試件其單軸抗壓強度不同的原因；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，常規(guī)三軸試驗，結(jié)合斷口的電鏡圖片，分別從宏觀和細觀上分析了巖石的斷裂機理。在此基礎(chǔ)上，引入應(yīng)力三維度這個應(yīng)力狀態(tài)參數(shù)，來區(qū)分不同的斷裂機理，并對工程實際中常用的斷裂強度準(zhǔn)則做了細致的討論。通過試驗和分析，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，危險點位于試件中部

3、，危險點上斷裂方向為最大剪應(yīng)力方向，其壓縮破壞是一個復(fù)雜的斷裂過程，同一斷裂面發(fā)生了不同的斷裂機理，中部斷面，發(fā)生剪斷，而上下端部斷面，發(fā)生拉斷；對于鑄鐵等材質(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，其斷裂機制也將由張拉破壞依次轉(zhuǎn)變?yōu)榧羟衅茐摹⑺苄粤鲃悠茐?。剪切斷裂和塑性流動兩種機理的轉(zhuǎn)變是連續(xù)的，這主