【技术实现步骤摘要】
一种基于DIC技术自动追踪岩石裂纹尖端的方法
[0001]本专利技术涉及岩石工程
,尤其涉及一种基于
DIC
技术自动追踪岩石裂纹尖端的方法
。
技术介绍
[0002]岩石断裂广泛地存在于建筑工程
、
隧道工程
、
采矿工程等实际工程领域,因为其发生的突然性,对工程安全造成了巨大影响
。
[0003]应力强度因子是用于表示岩石断裂中裂纹尖端弹性应力场强弱的一个物理量,对于评价工程安全性与稳定性有着重要的作用
。
因此,在实际应用中,可以利用应力强度因子评价工程安全性与稳定性
。
[0004]目前,岩石的应力强度因子的计算方法主要有三种
。
一种为经验公式法,即在固定的几何尺寸与加载条件下,将测得的参数代入公式计算(此类参数包括样品的几何尺寸和峰值荷载)
。
这类方法主要计算的是岩石的临界应力强度因子,被认为是一种材料的固定参数,描述的是岩石在达到断裂时的难易程度(可参考文献:
KURUPPU M D, OBARA Y, AYATOLLAHI M R, et al. 2014. ISRM
‑
Suggested Method for Determining the Mode I Static Fracture Toughness Using Semi
‑
Circular Bend Specimen. Rock Mechanics and ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.
一种基于
DIC
技术自动追踪岩石裂纹尖端的方法,其特征在于,包括:制作带有预制裂纹的岩石试件;对所述岩石试件进行散斑实验,得到裂纹扩展的散斑图像;对所述散斑图像进行处理,得到所述岩石试件在断裂过程中的位移场数据;初始预设多个裂纹尖端,从所述位移场数据中提取各个预设裂纹尖端的坐标和位移参量,利用如下公式计算各个预设裂纹尖端的目标函数值:,,其中,为目标函数值,
h
为位移分量矩阵,
B
为系数矩阵,为待求矩阵,为预设裂纹尖端的横坐标,为预设裂纹尖端的纵坐标;矩阵
h
和矩阵
B
通过所述位移场数据获得;将具有最小的目标函数值的预设裂纹尖端作为新中心,重新预设多个裂纹尖端,计算得到新的具有最小的目标函数值的预设裂纹尖端;循环迭代,直至下一次计算得到的最小的目标函数值与上一次计算得到的最小的目标函数值之差不超过预设值,则将上一次计算得到的最小的目标函数值对应的预设裂纹尖端作为最终的裂纹尖端
。2.
如权利要求1所述的基于
DIC
技术自动追踪岩石裂纹尖端的方法,其特征在于,从所述位移场数据中提取个数据点,得到矩阵
、
矩阵和矩阵:,,,,,第个数据点中的刚体平动位移坐标轴横轴方向的位移分量第个数
据点中的刚体平动位移坐标轴纵轴方向的位移分量其中,为从位移场数据中提取的数据点的数量,每个数据点均包括坐标和位移,为
Williams
方程展开的级数,为第个数据点中的横坐标,为第个数据点中的纵坐标,为岩石试件的刚体平动位移坐标轴横轴方向的分量,为岩石试件的刚体平动位移坐标轴纵轴方向的分量,为岩石试件的刚体转动分量,为岩石试件的切变模量,,为泊松比,和分别表示以预设裂纹尖端()为原点的极坐标参量,为
Williams
方程展开的级数项系数
。3.
如权利要求2所述的基于
D...
【专利技术属性】
技术研发人员:沈沐傲,杜瑞雪,张鸣原,李英骏,
申请(专利权)人:中国矿业大学北京,
类型:发明
国别省市:
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