利用中心直裂纹半圆盘试样测定岩石在高温条件下的动态Ⅰ型断裂韧度（英文）

为研究加载速率和高温对岩石动态断裂韧性的影响,利用分离式霍普金斯压杆对4种温度状态下的中心直裂纹半圆盘试样进行动态断裂试验。采用试验和解析方法研究杆中温度梯度对应力波的影响,并利用高速摄像机观察试样的破坏特征。结果表明：杆上的温度梯度不会使应力波的波形发生明显的变形;即使在400℃条件下,试样也能达到应力平衡。在25～400℃的温度条件下,岩石动态断裂韧度随着加载率的增加线性增长,且高温对岩石断裂韧度具有强化作用。     

岩石在不同加载波下的σ－ε－ε关系

为考察ＳＨＰＢ试验中Ｐ－Ｃ振荡对岩石动态应力应变关系的影响，用几种不同类型的冲头对岩石进行了不同加载条件下的冲击实验。结果表明：入射波形中的Ｐ－Ｃ振荡将会导致岩石σ－ε－ε关系的严重波动，在岩石的ＳＨＰＢ试验中，应设法消除加载波的Ｐ－Ｃ振荡。     

岩石裂纹扩展-破断规律及流变特征

讨论岩石断裂力学研究近年来的若干进展,主要内容包括扩展机理、断裂准则、实验加载方式与裂纹定位方法、数值计算方法在岩石断裂力学研究中的应用。基于室内实验研究单轴加载下预制裂纹间的贯通模式与多裂纹试样的破坏模式、压剪复合作用下混合裂纹间的贯通类型与破碎规律。与此同时,针对岩石亚临界裂纹扩展问题进行相关讨论并给与实例分析。结果表明:处于同一应力水平时,水岩化学作用能加速亚临界裂纹扩展;水化学腐蚀后岩石的断裂韧度均小于其在空气中的断裂韧度。此外,还对岩石流变断裂模式及考虑原生裂隙的非线性流变模型进行分析:结合岩石断裂力学与流变力学推导出压剪应力环境下裂纹流变断裂判据与理论模型;引入损伤因子和裂隙塑性体构建了能描述原生节理影响的岩体非线性蠕变模型。最后,展望岩石断裂力学未来的发展前景,并就岩石裂纹萌生与扩展的研究阐述几点认识。     

加载波形对Ti-60合金疲劳损伤行为的影响

研究了高应力水平下加载波形对Ti-60高温钛合金疲劳损伤行为的影响.结果发现:对于在峰值应力处保载2 min的加载波形,试样的疲劳寿命明显低于无保载的加载波形的试样的寿命;在保载疲劳条件下,单位循环周次内材料的疲劳变形明显增大.SEM观察表明,在保载波形下,疲劳源出现在样品内部,而无保载的加载波形下疲劳裂纹源于样品次表面.TEM观察表明,在两种疲劳加载条件下,都有( 011)滑移系启动.     

热处理砂岩在干燥和饱水条件下的动态拉伸强度与破坏机理（英文）

为了研究不同加载速率下具有水热耦合损伤岩石的拉伸强度和破坏机理,在干燥和饱水条件下,对热处理砂岩进行一系列静态和动态劈裂试验。实验结果表明,高温有效地削弱砂岩试件的抗拉强度,P波速度随温度的升高而降低。总体而言,岩石热损伤随温度的升高而逐渐增大,但在100°C时出现明显的负损伤。饱水砂岩试样的间接抗拉强度低于干燥砂岩的,说明水-岩相互作用导致热处理岩石产生二次损伤。砂岩在干燥和饱水条件下的动态拉伸强度均随应变率的增大而增大。饱水砂岩比干燥砂岩表现出较强的加载率依赖性,但岩石的加载速率敏感性随热处理温度的升高而降低。利用扫描电子显微镜技术,对极端温度引起的岩石热破裂进行分析,进一步探讨热处理后砂岩在不同加载速率条件下的水物理机制。     

一维高静载频繁动态扰动时含铜蛇纹岩能量演化规律

采用预加载高轴压、0.4MPa的冲击气压频繁冲击的方式模拟深部岩石所处的高静载条件下受爆破开挖扰动影响的力学环境,进行一维高静载频繁动态扰动试验。然后基于试验结果探讨冲击扰动前后含铜蛇纹岩伴随主要能量的种类,并在预加轴压时岩石内部损伤不计、冲击扰动后轴压值不变、岩石破碎后内部储能为零的假设条件下,推演各种能量的演算方法,并分析演化规律。结果表明:冲击扰动前后主要伴随的能量为弹性能、入射能、弹塑性能、反射能、透射能、复合释放能;弹塑性能随扰动冲击次数的增加呈幂函数的形式减小;反射能、透射能分别与入射能的比值和复合释放能都随扰动冲击次数的增加而增大,但前者呈线性趋势发展,后者呈对数趋势变化;冲击扰动过程中岩石处于释放能量的状态,且随扰动冲击次数的增加,释放的能量总体上先增大后减小。     

评测车用钢动态变形吸能特性的试验方法

文章研究了一种基于摆锤式仪器化冲击试验机所开发的,针对汽车用钢板实施中等应变速率冲击拉伸加载的试验方法,并以此获得了DC04、DC56、H220、TRIP700和DP780的动态响应特性与加载应力-应变关系。研究表明,以铁素体软钢为典型的速率敏感材料,随着其应变速率的提高,材料强度增加,而塑性受到抑制。TRIP钢的性能与加载速率无明显相关特性,其力学性能在静态与动态条件下相对稳定。DP780钢的强度与塑性在动态加载条件下得到同步提升。此外,通过将冲击拉伸破断能转化为应力与应变的积分,试验获得的E10%与Euniform及Et能量指标,可定量分析汽车用钢碰撞时变形与吸能的相关特性,成为评价车用钢减重与安全的纽带。试验表明,随着材料强度级别的提升,其动态吸能特性得以成比例升高。同时,由E10%与Euniform指标构成的能量安全裕度,揭示出TRIP钢具有最为优异的动态变形吸能潜质。     

应变波形对Inconel 625合金低周疲劳性能的影响

在650℃以及拉压对称三角波(TR)、慢拉快压锯齿波(ST)和快拉慢压锯齿波(FT)3种应变波形下对Inconel625合金进行了低周疲劳实验,研究了合金在不同应变波形下的低周疲劳变形与断裂行为。结果表明:3种应变波形加载条件下,合金在0.3%～0.7%的外加总应变幅下均呈现循环硬化,其中在ST下的循环应力幅最高;采用锯齿波形时,由于拉伸蠕变分量和压缩蠕变分量的引入造成合金的疲劳寿命缩短;此外,合金的循环应力和应变之间呈现单斜率线性关系,且其塑性应变幅与弹性应变幅和疲劳寿命之间亦呈线性关系。利用扫描电子显微镜对Inconel625合金在3种加载波形下的低周疲劳断口形貌进行观察,结果表明,Inconel 625合金的疲劳裂纹萌生和扩展均是以穿晶方式进行的。     

高载荷条件下TC17钛合金低周疲劳和保载疲劳损伤行为研究

研究了高应力水平下不同加载波形对TC17钛合金疲劳损伤的影响,结果表明,对于在峰值应力处保载120S的加载波形,TC17钛合金的保载疲劳寿命低于无保载加载波形试验的寿命,在相同的保载疲劳条件下,片层组织的保载疲劳敏感性较等轴组织的疲劳敏感性低。断口分析表明,保载疲劳试样裂纹源出现在样品表面和亚表面处,常规疲劳试样裂纹源出现在试样表面处,保载疲劳断口较常规疲劳断口附近小平面平坦,保载条件并未从根本上改变断裂模式。     

基于Abaqus的离合器整体式波形片加载曲线仿真分析

以某型号65Mn离合器整体式波形片为研究对象,通过Abaqus有限元分析软件对波形片受力变形过程进行数值模拟分析,预测了摩擦片对波形片施力所产生的轴向压缩特征曲线(加载曲线)。研究了波形片厚度、成形高度、圆角半径对压力-位移曲线的影响,并将模拟结果与产品要求进行对比分析。结果表明,较小的波形片厚度与较大的成形高度均可使加载曲线的拐点向右偏移,说明波形片实际负载区间减小,较小的压力即可导致波形片产生形变;而圆角半径数值的变化对加载曲线的影响程度并不明显。对给定参数下的波形片进行了加载实验,实验结果与模拟分析数值曲线基本吻合,表明采用Abaqus仿真分析可为波形片性能匹配优化提供参考依据。     

等离子钻井过程中岩石破碎的实验研究

为了明确工作电流、击穿电压、脉冲宽度、电极直径、电极极性和电解质溶液浓度等加工因素对等离子钻井过程中岩石破碎的影响,采用环状电极结合实验室自主研发的电源,在无围压的条件下进行了室内实验研究。结果表明:工作电流、击穿电压、脉冲宽度和脉冲间隔对岩石破碎的效果有明显影响;岩石破碎效率随着工作电流、击穿电压和脉冲宽度的增加而逐渐提高,随着脉冲间隔、电极直径的增加而降低;当内电极与电源阴极相连时,岩石破碎的效果更好。实验结果同时表明,随着电解质溶液浓度的增加,岩石破碎的效率先增加、后减小。     

诱导卸荷对岩石力学性质弱化的影响(英文)

研究在诱导卸荷作用下如钻孔、爆破、切缝和注水软化岩石的力学性能弱化规律。设计常规三轴加载、峰前和峰后卸载三种试验方案。试验结果表明:加载条件下的岩石破坏主要是由压缩变形所致,而卸荷条件下沿卸荷方向的岩石破坏为强烈的扩容所致。只要存在卸荷作用,岩石在较小的轴向应力下便可以发生破坏,甚至是强烈的脆性破坏。同时,卸荷过程中岩石泊松比随围压的降低逐渐增大。弹性模量随围压的减小先缓慢增加,在达到屈服强度后迅速降低。试验证明卸荷作用下岩石的强度弱化速率更快。     

循环冲击荷载下热处理对花岗岩能量耗散的影响（英文）

深部采矿中高温导致岩石产生热损伤。为了了解循环冲击作用下热处理对岩石能量耗散的影响,运用霍普金森实验系统进行热处理后岩石的循环冲击加载实验,分析能量耗散、能量耗散率、冲击次数、单位体积能耗以及破坏模式与温度之间的关系。实验结果表明:第一次冲击的反射能随着温度的升高逐渐增大并且最终超过吸收能,然而,总反射能在200°C后随着温度的升高逐渐减小;第一次冲击的吸收能与总吸收能随着温度的升高逐渐减小,能量吸收率也相应减小;与吸收能表现出相似的规律,随着温度的升高,第一次冲击的透射能与总透射能逐渐减小,能量透射率也随之减小,相反地,能量反射率却逐渐增大。随着温度的升高,岩石破坏所需的冲击次数逐渐减少;另外,当岩石经受不同热处理后,其破坏模式也有所不同,即:当温度高时,尽管吸收的能量低,岩石试样在经过几次冲击后破碎成粉状。     

空心圆管的径向承载力及吸能特性研究

为研究压头形状、尺寸及加载方式等因素对圆管截面塑性变形规律及吸能特性的影响,基于塑性铰坍塌模型,给出径向荷载与位移的理论表达式。分别采用平板和圆柱形压头对钢质圆管进行径向压缩试验,加载曲线及计算数据与理论预测的结果吻合较好。进一步对比分析结构主要变形模式、压头尺寸对承载力及吸能特性的影响,结果表明:两种压头作用下圆管的变形模式存在明显的差异;结构承载力、平均压溃荷载及比吸能与压头的直径成正比。     

单轴加载下低孔隙沉积岩的细观损伤演化及特征值（英文）

以广西大厂地区低孔隙沉积岩为对象,在不同初始加载应力变量基础上进行岩石单轴压缩实验,利用核磁共振测量岩石试样加载前后的变化,建立细观损伤与宏观力学参数特征的关联函数。研究结果表明:该类岩石具有损伤的应力初始值,在初始加载应力低于该初始值时,岩石试样的T₂谱面积逐渐减少,岩石原生孔隙在应力作用下进一步密闭;该类岩石损伤的应力初始值范围为8¹6MPa;岩石单轴加载超过损伤应力初始值后,岩石试样的T₂谱面积逐渐增加,即岩石的孔隙增加,表明岩石细观损伤开始发展;定义岩石的损伤度,建立岩石的损伤度与初始加载应力的非线性函数关系。     

温度与加载波形对Ni3Al（B）疲劳—蠕变裂纹扩展行为的影响

在不同加载波形及温度下研究Ｎｉ３Ａｌ（Ｂ）的疲劳－蠕变裂纹扩展行为，结果表明，加载波形对高温疲劳－蠕变裂纹扩展速率及断裂行为有强烈影响，拉伸保持时间的叠加明显增加合金高温下的蠕裂纹扩展速率，与高速合金相比，Ｎｉ３Ａｌ（Ｂ）在６００和８００℃下的裂纹尖端氧脆及疲劳－蠕变交互作用更为明显，裂纺展速率随温度发生明显变化，Ｂ在高温下对Ｎｉ３Ａｌ（Ｂ）的韧化作用与温度和加载波形有关。     

加载波形对X65钢腐蚀疲劳裂纹萌生及扩展的影响

采用疲劳实验研究了不同加载波形下X65钢在空气和海水中的疲劳行为。结合SEM结果,对疲劳断口和次生裂纹进行了观察。结果表明,在空气和海水中,正锯齿波加载下X65钢的疲劳寿命最大,三角波次之,正弦波最短。与在空气中相比,X65钢在海水中的疲劳寿命显著降低。正弦波与三角波加载时应力上升时间较短,有利于位错开动,加快裂纹萌生。其中正弦波在σ_max的保载时间最长,有利于位错滑移形成,疲劳裂纹扩展速度最快。在海水环境中,Cl^-促进了X65钢表面点蚀萌生,成为腐蚀疲劳裂纹源。当裂纹形成后,电解质进入裂纹间隙,在交变应力作用下裂纹反复张开与闭合,导致裂纹快速扩展。在海水中,当加载波形为正锯齿波时,X65钢的腐蚀疲劳裂纹的扩展机制为阳极溶解,而当加载波形为正弦波和三角波时,X65钢的腐蚀疲劳的扩展机制均为氢脆+阳极溶解混合机制,其中加载正弦波时腐蚀疲劳开裂敏感性最大。     

基于颗粒流方法的隧道围岩力学特性数值模拟研究

针对加载机制作用下深部岩石的力学特性,本文利用二维颗粒流数值模拟(PFC2D)方法,对阜新海棠山隧道围岩(砂岩)进行了不同加载速率下单轴压缩试验、巴西劈裂试验以及不同围压下的双轴压缩试验,分析了不同实验条件下砂岩的力学响应特征,研究结果表明:同一围压下,随着加载速率的逐渐增大,砂岩的单轴抗压强度、抗拉强度均呈逐渐递增趋...     

高转速/低钻压/大泵量的全面钻进孕镶金刚石钻头

综述了高转速、低钻压、大泵量条件下,全面钻进孕镶金刚石钻头的应用及研究现状。并将钻头的研磨性磨损和冲蚀性磨损的本质类比于金刚石的碎岩过程,得出了各工艺参数对岩石破碎、胎体磨损和金刚石磨损的影响。结果表明:在岩石破碎过程中,转速影响最为显著,其次为钻压,最后为泵量;就胎体磨损而言,泵量影响最大,钻压最小;在金刚石磨损过程中,转速和泵量均有较大影响,而钻压影响最小。     

WC-Co硬质合金磨损性能研究进展

WC-Co硬质合金作为重要的耐磨材料,其不同工况下的耐磨性被广泛研究。本文对硬质合金耐磨性的测试方法、耐磨性与微观组织结构之间关系以及硬质合金在测试条件下和实际使用条件下的磨损机理进行了综合评述。WC粒度越粗、粘结相越多,硬质合金耐磨性越差。硬质合金一般存在以下磨损机制:粘结相的挤出与移除,WC颗粒的断裂与破碎,WC颗粒的脱落。矿用硬质合金的失效机制主要有:岩石覆盖层形成,岩石碎片与硬质合金形成混合层,岩石侵入硬质合金内部粘结相脆化与退化;硬质合金内微观裂纹的形成;WC颗粒内微观裂纹的形成;WC颗粒的氧化与腐蚀。