[發(fā)明專利]一種脆性固體材料非均勻性力學性能預測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011515672.8
• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112730056B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發(fā)明（設計）人: 李曉照;張騏爍;賈亞星
• 申請（專利權）人: 北京建筑大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/20;G01N23/2251
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 申星宇

1.一種脆性固體材料非均勻性力學性能預測方法，其特征在于，包括以下步驟：

A、選取待檢測脆性固體材料基于常規(guī)三軸壓縮試驗，測取脆性固體材料的軸向應力-應變關系曲線σ₁-ε₁，確定脆性固體材料彈性模量E及泊松比γ；

B、通過預制帶有裂縫的脆性固體材料，進行三點彎曲試驗，確定脆性固體材料的斷裂韌度K_IC；

C、基于電鏡掃描試驗，確定單位體積內脆性固體材料初始損傷值D_o，得到在特定壓縮應力作用下，可以描述材料內部含有初始裂紋尺寸a、角度及裂紋摩擦系數μ的脆性固體的材料參數，所述特定壓縮應力為軸向應力σ₁，

內部初始裂紋克服摩擦力導致的內部裂紋長度與應力關系方程：

其中σ₃為圍壓，β為常數，N_V為脆性固體材料單位體積內初始裂紋數量，D_o＝N_Va³；

D、通過所述材料參數建立裂紋擴展長度與應變關系表達式；

E、將步驟D中的裂紋擴展長度與應變關系表達式代入步驟C中，計算得到軸向應變與軸向應力關系理論曲線σ₁-ε₁，然后將理論結果與步驟A試驗得到試驗結果對比分析，確定模型中難以用實驗直接確定的模型參數初始裂紋尺寸a，初始裂紋夾角初始裂紋摩擦系數μ，0μ1。

2.按照權利要求1所述的脆性固體材料非均勻性力學性能預測方法，其特征在于：所述裂紋擴展長度與應變關系表達式為

l＝αa[(1-exp[-((ε₁-2E^-1γ|σ₃|)/ε_o)^m])^1/3D_o^-1/3-1].

其中ε_o為材料常數，參考應力應變曲線的最終失效應變值確定，m為材料常數1、2或3，||代表取絕對值，α為初始裂紋角度的余弦值，σ₃為圍壓。

3.按照權利要求1所述的脆性固體材料非均勻性力學性能預測方法，其特征在于：壓應力取負值，所述壓應力包括軸向應力與圍壓。