[發明專利]基于納米壓痕的裂紋尖端斷裂過程區域確定方法及設備

有效

• 申請號: 202110120916.0
• 申請日: 2021-01-28
• 公開（公告）號: CN112945724B
• 公開（公告）日: 2023-09-15
• 發明（設計）人: 李海波;傅帥旸;劉黎旺;周俊;李曉鋒;吳迪;王犇
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 武漢知伯樂知識產權代理有限公司 42282
• 代理人: 王福新

1.一種基于納米壓痕的裂紋尖端斷裂過程區域確定方法，其特征在于，包括：將巖石材料進行劃分，得到第一巖石試樣和第二巖石試樣，將第二巖石試樣黑白化，得到第三巖石試樣，為了確保在不同試樣上進行的圖像測試和納米壓痕測試的一致性，將試樣制備成n個試樣，選其中m個試樣，用這m個試樣確定裂紋起裂荷載，m為第二巖石試樣分成的試樣份數，將(n-m)個試樣均分為多份，作為第一巖石試樣進行納米壓痕測試；

對所述第三巖石試樣進行壓裂，獲取破裂過程的照片，得到若干加載時刻第三巖石試樣的全場應變的圖像，根據所述圖像得到第一裂紋尖端斷裂過程區范圍；將第一巖石試樣分為若干巖石試樣，對所述若干巖石試樣中的一巖石試樣施加起裂載荷，得到所述一巖石試樣的若干納米壓痕點的壓痕信息；若所述若干納米壓痕點中任二納米壓痕點的壓痕信息的差距超出預設閾值，則所述任二納米壓痕點間的區域為第二裂紋尖端斷裂過程區范圍，具體的，若當前試樣在進行測試時任二納米壓痕點的壓痕信息的差距沒有超出預設閾值，則對另一份試樣進行試驗，選用更小的納米壓痕測點間距，以不斷減小納米壓痕測點間距，直到壓痕信息的差距超出預設閾值。

2.根據權利要求1所述的基于納米壓痕的裂紋尖端斷裂過程區域確定方法，其特征在于，所述對所述若干巖石試樣中的一巖石試樣施加起裂載荷，包括：

其中，F_C為起裂載荷；F_i為所述若干巖石試樣中的第i巖石試樣；m為第二巖石試樣分成的試樣份數。

3.根據權利要求1所述的基于納米壓痕的裂紋尖端斷裂過程區域確定方法，其特征在于，所述若干納米壓痕點的壓痕信息包括壓痕模量，相應的，所述壓痕模量為：

其中，E為壓痕模量；S為卸載曲線剛度；A為接觸面積。

4.根據權利要求1所述的基于納米壓痕的裂紋尖端斷裂過程區域確定方法，其特征在于，所述若干納米壓痕點的壓痕信息包括壓痕硬度，相應的，所述壓痕硬度為：

其中，H為壓痕硬度；P_max為峰值壓痕載荷；A_c為峰值壓痕載荷對應的接觸面積。

5.根據權利要求3所述的基于納米壓痕的裂紋尖端斷裂過程區域確定方法，其特征在于，若干所述納米壓痕點中任二納米壓痕點的壓痕信息的差距超出預設閾值，包括：所述任二納米壓痕點的壓痕模量的差距超出模量預設閾值。

6.根據權利要求4所述的基于納米壓痕的裂紋尖端斷裂過程區域確定方法，其特征在于，若干所述納米壓痕點中任二納米壓痕點的壓痕信息的差距超出預設閾值，包括：所述任二納米壓痕點的壓痕硬度的差距超出硬度預設閾值。

7.一種基于納米壓痕的裂紋尖端斷裂過程區域確定裝置，用于實現權利要求1-6任一項所述的方法，其特征在于，包括：

第一裂紋尖端斷裂過程區范圍模塊，用于對第三巖石試樣進行壓裂，獲取破裂過程的照片，得到若干加載時刻第三巖石試樣的全場應變的圖像，根據所述圖像得到第一裂紋尖端斷裂過程區范圍；

壓痕信息模塊，用于將第一巖石試樣分為若干巖石試樣，對所述若干巖石試樣中的一巖石試樣施加起裂載荷，得到所述一巖石試樣的若干納米壓痕點的壓痕信息；

第二裂紋尖端斷裂過程區范圍模塊，用于若所述若干納米壓痕點中任二納米壓痕點的壓痕信息的差距超出預設閾值，則所述任二納米壓痕點間的區域為第二裂紋尖端斷裂過程區范圍。

8.一種電子設備，其特征在于，包括：

至少一個處理器、至少一個存儲器和通信接口；其中，

所述處理器、存儲器和通信接口相互間進行通信；

所述存儲器存儲有可被所述處理器執行的程序指令，所述處理器調用所述程序指令，以執行權利要求1至6任一項權利要求所述的方法。

9.一種非暫態計算機可讀存儲介質，其特征在于，所述非暫態計算機可讀存儲介質存儲計算機指令，所述計算機指令使所述計算機執行權利要求1至6中任一項權利要求所述的方法。