[發(fā)明專利]利用霍普金森壓桿測(cè)試巖石材料動(dòng)態(tài)點(diǎn)載荷強(qiáng)度的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710893042.6
• 申請(qǐng)日: 2017-09-27
• 公開（公告）號(hào): CN107687973B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宮鳳強(qiáng);王進(jìn);李夕兵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/02
• 分類號(hào): G01N3/02;G01N3/30
• 代理公司: 43205 長沙星耀專利事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 寧星耀

1.一種利用霍普金森壓桿測(cè)試巖石材料動(dòng)態(tài)點(diǎn)載荷強(qiáng)度的方法，其特征在于，按照以下步驟進(jìn)行：

步驟1，將霍普金森壓桿的入射桿(3)和透射桿(8)加載試樣的兩端，分別改進(jìn)成圓錐型形成圓錐型加載端，形成入射桿上的圓錐型加載端(4)和透射桿上的圓錐型加載端(6)；

步驟2，選取巖石試樣(5)，巖石試樣(5)為圓柱型、方形或不規(guī)則塊體，高度為25～50mm，加載處平均寬度與加載處兩點(diǎn)間距之比為0.5～1.0，選擇巖石試樣(5)最小尺寸方向?yàn)榧虞d方向；將巖石試樣(5)放入入射桿(3)和透射桿(8)之間，使左邊的入射桿上的圓錐型加載端(4)和右邊的透射桿上的圓錐型加載端(6)分別與巖石試樣(5)緊密接觸；

步驟3，對(duì)巖石試樣(5)的軸向兩端施加加載力，通過霍普金森壓桿試驗(yàn)原理得到動(dòng)態(tài)破壞荷載P_dmax；

步驟4，再通過點(diǎn)載荷強(qiáng)度公式得到動(dòng)態(tài)點(diǎn)載荷強(qiáng)度I_s其中D_s為等效巖芯直徑；

步驟5，最后通過加載率計(jì)算公式得到動(dòng)態(tài)點(diǎn)載荷強(qiáng)度I_s對(duì)應(yīng)的加載率其中，t為試樣加載開始到P_dmax的時(shí)間。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用霍普金森壓桿測(cè)試巖石材料動(dòng)態(tài)點(diǎn)載荷強(qiáng)度的方法，其特征在于，所述步驟1中，選擇直徑為50mm的霍普金森壓桿，入射桿上的圓錐型加載端(4)和透射桿上的圓錐型加載端(6)的錐端部曲率半徑為5mm、錐頂角為60°、高度為38.3mm，入射桿(3)和透射桿(8)的直徑為50mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用霍普金森壓桿測(cè)試巖石材料動(dòng)態(tài)點(diǎn)載荷強(qiáng)度的方法，其特征在于，所述步驟2中，入射桿上的圓錐型加載端(4)和透射桿上的圓錐型加載端(6)的接觸點(diǎn)距巖石試樣(5)自由端的距離不應(yīng)小于加載點(diǎn)間距的1/2。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用霍普金森壓桿測(cè)試巖石材料動(dòng)態(tài)點(diǎn)載荷強(qiáng)度的方法，其特征在于，所述步驟3中，通過霍普金森壓桿原理得到動(dòng)態(tài)破壞荷載P_dmax的步驟是：

施加沖擊載荷(1)，在入射桿(3)左端產(chǎn)生應(yīng)力波，在桿中向右傳播，并在入射桿上的圓錐型加載端(4)、巖石試樣(5)和透射桿上的圓錐型加載端(6)的接觸處分別發(fā)生反射和透射，透射應(yīng)力波最后被吸收桿(9)吸收，在應(yīng)力波傳播過程中，入射桿上的應(yīng)變片(2)記錄下應(yīng)力波在傳播過程中的入射應(yīng)變脈沖ε_I(t)和反射應(yīng)變脈沖ε_R(t)，透射桿上的應(yīng)變片(7)記錄下應(yīng)力波在傳播過程中的透射應(yīng)變脈沖ε_T(t)，

利用加載力P_d、霍普金森壓桿的彈模E、霍普金森壓桿的圓柱橫截面積A、按下式計(jì)算得到材料的動(dòng)態(tài)破壞荷載P_dmax：