应用Hopkinson杆测量岩石动态断裂性能

报告题目：应用Hopkinson杆测量岩石动态断裂性能
报告人：夏开文  助理教授

时间：2011年7月1日（周五）上午9:00

地点：力学一楼二楼多媒体教室

报告人简介：

　  夏开文，加拿大多伦多大学，助理教授。主要研究方向为工程力学，断裂力学，岩石动力学，地震物理。以第一作者身份在Science上发表2篇论文，揭示地震断裂带的超剪传播现象及其机理，在岩石动力学和实验技术方面做出了国际领先的工作获得多项奖项。

报告摘要：

　　 在很多工程实际问题中，岩石会受到动态加载。地震、工程爆破、岩爆、冲击碰撞等所导致的动态荷载，会造成岩石或岩体的动态破坏。在这些动态破坏中，各种尺度下岩石的断裂是一种主要的破坏模式。因此，非常有必要研究岩石的动态断裂性能。虽然国际岩石力学学会(ISRM)已经提出了两套共三种岩石断裂推荐测试方法，至今还没有建议一种可行的岩石动态断裂测试方案。在其他的应用力学分支中，也没有一个通用的材料动态测试标准。基于这一研究现状，在这里讨论我们在岩石动态断裂测试方法方面的尝试。我们一共提出并尝试了三种岩石动态测试方法，分别是直切槽半圆盘弯曲NSCB ( Notched Semicircular Bend)、人字型切槽巴西圆盘CCNBD (Cracked Chevron Notched Brazilian Disc)和人字型切槽半圆盘弯曲 CCNSCB  (Cracked Chevron Notched Semi-circular Bend)。在这三种方法中，NSCB方法中的预制裂纹是一个非稳定的裂纹，一旦载荷到了临界值裂纹就会扩展，而材料的断裂韧度就对于起裂时的应力强度影子；在CCNBD和CCNSCB方法中，裂纹会经历一个从稳态扩展到非稳态扩展的转变，而材料的断裂韧度就对于转变点或失稳点的应力强度影子。应用这三种方法到一种加拿大花岗岩LG(Laurentian granite)，发现起裂韧度的结果比较一致。认为如果岩石的晶粒比较大，使用NSCB方法比较合适，因为预制裂纹比较容易制作；如果岩石的经历比较小，应该使用另外两种方法，因为断裂韧度的值是在裂纹传播转换时候得到，而在这个时候裂纹是一个真实的尖锐裂纹。比较CCNBD和CCNSCB方法，CCNSCB方法更有优势，因为其只涉及一个裂纹的起裂传播，而对CCNBD方法，我们必须假定两个裂纹的起裂传播情况一致。