【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固体力学工程，尤其涉及一种浸水脆性固体材料的长期压缩寿命预测评价方法。
技术介绍
1、例如陶瓷、水泥、石膏、混凝土、岩石等脆性固体材料在土木工程、交通工程等众多领域应用广泛。这些材料长时间运营过程中的稳定性对工程安全与人民生命财产安全至关重要，因此外部荷载作用下脆性固体材料的长期安全稳定性评价具有重要价值。不论在自然界或是人类社会生产中，脆性固体材料内部往往存在大量的初始微裂隙，且很多时候都与水紧密联系。脆性固体材料遇到水作用后，某些物理、化学和力学特性都会发生较大变化。因此，考虑微裂隙与水的共同影响时，关于轴向压缩恒定荷载作用下脆性固体工程结构的长期寿命评价具有重要意义。然而，目前能够通过理论预测压缩荷载下浸水脆性固体的长期寿命的方法较少。因此，如何建立一种浸水脆性固体材料的长期压缩寿命的评价方法具有重要的工程实践价值。需要一种浸水脆性固体材料的长期压缩寿命预测评价方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决现有技术问题而提出的一种浸水脆性固体材料的长期压缩寿命预测评价方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
3、本专利技术包括以下步骤:
4、a选取脆性固体材料通过测取不同浸水率下脆性固体材料的轴向压缩应力与压缩应变关系曲线；
5、b设置小于轴向压缩强度且大于60％轴向压缩强度的恒定压缩荷载值条件下采集浸水脆性固体材料的轴向压缩荷载方向上的压应变与时间数据，获取轴向压应变ε1与时间t之间的关
6、c基于固体断裂力学理论，确定了不同浸水率脆性固体材料的外部施加轴向压缩应力与材料内部的微裂隙长度，通过所述轴向压缩应力和所述微裂隙长度关系曲线，确定压缩强度，方程式如下：
7、
8、式中：
9、a1＝[π(l+ηa)]-3/2
10、
11、
12、
13、kic(λ)＝z1λ2+z2λ+z3
14、nv(λ)＝do(λ)/a3
15、d0(λ)＝y1+y2λ
16、μ(λ)＝x1λ+x2
17、其中：λ是浸水率，x1，x2，y1，y2，z1，z2，z3均为材料系数，σ1为轴向压缩应力，σ3为横向压缩应力，a是初始裂隙尺寸、是初始裂隙角度，nv为单位体积脆性固体材料内部微裂隙数量，η是材料常数，l是微裂隙扩展长度，μ为裂隙摩擦系数，kic为断裂韧度，do为初始损伤；
18、d建立压缩恒定轴向压缩荷载作用下，不同浸水率的脆性固体材料内部微裂隙的扩展速率的方程，选取小于压缩强度的轴向应力值，求解得到微裂隙扩展长度与时间关系，所述不同浸水率的脆性固体材料内部微裂隙的扩展速率的计算公式如下：
19、
20、式中：
21、
22、
23、
24、n(λ)＝u1λ+u2
25、
26、其中：u1，u2，h1，h2均为材料系数，vo为典型裂隙增长速率，n为应力腐蚀指数。
27、e将所述微裂隙扩展长度与时间关系，代入压缩应变和微裂隙扩展长度的关系方程，可以确定压缩恒定荷载作用下浸水脆性固体材料压缩应变与时间关系方程为：
28、f(ε1,λ,t)＝(-ln[1-(l(t)/a+1)3do(λ)])1/mεo-ε1(t)＝0
29、其中方程中εo，m是材料常数。
30、f、确定参数εo，参数η、参数参数a、参数m后计算预测不同浸水率下脆性固体材料压缩荷载作用下的压应变与时间关系曲线用于评价浸水脆性固体材料的寿命。
31、进一步地，参数εo可以通过步骤a中的压应力与压应变关系曲线中压应变的最大值确定，参数η、参数参数a、参数m具体值根据步骤e中的理论计算得到的压应变与时间关系曲线，与步骤b中试验得到的压应变与时间关系曲线对比分析得到，参数m取值范围0到3，参数a取值小于5mm，参数取值介于0°与90°之间，参数η取值介于0到1之间。
32、进一步地，不同浸水率下固体材料之间的摩擦系数μ，通过对应浸水率下固体材料摩擦实验获取，进而可以确定步骤c中的材料系数x1,x2。
33、进一步地，利用ct扫描技术获得不同浸水率下的脆性固体材料的初始微裂隙损伤do确定步骤c中的材料系数y1,y2，初始微裂隙损伤do取值位于0到1之间。
34、进一步地，不同浸水率下的脆性固体材料的断裂韧度值kic，根据三点弯曲断裂力学试验确定，进而可以确定步骤c中的材料系数z1,z2,z3。
35、进一步地，不同浸水率下的典型裂隙增长速率vo和应力腐蚀指数n，利用双扭亚临界裂隙扩展试验确定步骤d中的材料系数u1,u2，h1,h2。
36、相比现有技术，本专利技术的有益效果为：
37、本专利技术基于断裂力学理论，建立一种能够评价轴向压缩恒定荷载作用下，浸水脆性固体材料压应变与时间关系的理论方程,通过与不同浸水率下的脆性固体材料受压试验结果的对比，验证了理论模型的合理性，改变理论方程中的材料常数，可以进一步评价预测不同材料、不同轴向压缩荷载或不同浸水率条件下，脆性固体材料的断裂破坏时间。
38、当压应变与时间关系曲线的具体特征是压应变随着时间先减速增大，然后稳态增大，最终加速增大，导致脆性固体材料断裂破坏,浸水率越高，岩石蠕变破坏时间越短，稳态蠕变率越大,从压缩荷载施加时刻，到断裂破坏时刻，所经历的时间即为浸水脆性固体材料的长期压缩寿命,为浸水脆性固体材料工程的长期压缩安全评价提供了一定的理论参考。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种浸水脆性固体材料的长期压缩寿命预测评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种浸水脆性固体材料的长期压缩寿命预测评价方法，其特征在于，参数εo可以通过步骤A中的压应力与压应变关系曲线中压应变的最大值确定，参数η、参数φ、参数a、参数m具体值根据步骤E中的理论计算得到的压应变与时间关系曲线，与步骤B中试验得到的压应变与时间关系曲线对比分析得到，参数m取值范围0到3，参数a取值小于5mm，参数取值介于0°与90°之间，参数η取值介于0到1之间。
3.根据权利要求1所述的一种浸水脆性固体材料的长期压缩寿命预测评价方法，其特征在于，不同浸水率下固体材料之间的摩擦系数μ，通过对应浸水率下固体材料摩擦实验获取，进而可以确定步骤C中的材料系数x1,x2。
4.根据权利要求1所述的一种浸水脆性固体材料的长期压缩寿命预测评价方法，其特征在于，利用CT扫描技术获得不同浸水率下的脆性固体材料的初始微裂隙损伤Do确定步骤C中的材料系数y1,y2，初始微裂隙损伤Do取值位于0到1之间。
5.根据权利要求1所述的一种浸水脆性固体材
6.根据权利要求1所述的一种浸水脆性固体材料的长期压缩寿命预测评价方法，其特征在于，不同浸水率下的典型裂隙增长速率vo和应力腐蚀指数n，利用双扭亚临界裂隙扩展试验确定步骤D中的材料系数u1,u2，h1,h2。
...【技术特征摘要】
1.一种浸水脆性固体材料的长期压缩寿命预测评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种浸水脆性固体材料的长期压缩寿命预测评价方法，其特征在于，参数εo可以通过步骤a中的压应力与压应变关系曲线中压应变的最大值确定，参数η、参数φ、参数a、参数m具体值根据步骤e中的理论计算得到的压应变与时间关系曲线，与步骤b中试验得到的压应变与时间关系曲线对比分析得到，参数m取值范围0到3，参数a取值小于5mm，参数取值介于0°与90°之间，参数η取值介于0到1之间。
3.根据权利要求1所述的一种浸水脆性固体材料的长期压缩寿命预测评价方法，其特征在于，不同浸水率下固体材料之间的摩擦系数μ，通过对应浸水率下固体材料摩擦实验获取，进而可以确定步骤c中的材料系数x...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。