[发明专利]一种测试脆性材料拉伸模量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测试脆性材料拉伸模量的方法。

技术背景

岩石、混凝土等脆性材料的抗拉特性(包括抗拉强度、拉伸模量等等)是 一种很重要的特性。目前用于测定脆性材料抗拉参数的方法主要有直接拉伸试验 和间接拉伸试验。由于直接拉伸试验的试样在加工过程中比较困难，通常情况下 会采用间接拉伸试验方法进行抗拉试验。巴西劈裂试验是目前最经常被采用的一 种间接拉伸试验方法。该方法在1978年被国际岩石力学学会(International Society for Rock Mechanics，ISRM)推荐为测定岩石抗拉强度的方法。该方法 也是美国材料和试验协会(American Society for Testing and Materials)制 定的标准方法之一。在国内，国家标准“工程岩体试验方法标准 (GB/T50266-99)”、地质矿产部行业标准“岩石物理力学性质试验规程 (DY-94)”和水利部行业标准“水利水电工程岩石试验规程(SL264-2001)”中 也推荐使用该方法。采用巴西圆盘劈裂试验方法，材料的劈裂抗拉强度可以采用 下式进行计算：

σt=-2PtπDL---(1)]]>

式中：σ_t为岩石抗拉强度；L为试件长度(厚度)；D为直径；P_t为破坏载荷； 负号表示拉应力。

由于试样在圆盘平面范围内各点所受的拉应力不完全一致，导致各点的应 变值也不完全相同，因此在抗拉强度能够求解的情况下，作为材料在拉伸时的弹 性表征参量的拉伸模量却不容易确定。为了确定拉伸模量，很多研究者采用在圆 盘中心垂直于加载方向的中心处贴应变片的方法，利用该应变片的测量值代替试 样中心受拉区域的应变值，进而求解岩石的拉伸模量。利用该方法有试验原理上 的假设和操作上的简化和便利。但是在应变片粘贴过程中如何保证应变片正好贴 在试样受拉区域的中心并且和受拉方向完全垂直，不容易做到，因此所得结果的 精确性有时难以得到保证。为了克服上述不足，特提出一种测试脆性材料拉伸模 量的新方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种测试脆性材料拉伸模量的新方法。本发 明的测试脆性材料拉伸模量的方法能保障测试结果更为精确。

本发明的技术解决方案如下：

一种测试脆性材料拉伸模量的方法，其特征在于，将试样安放于巴西劈裂试 验机上，在试样的径向方向对称地向试样施加线载荷，测量试样中心直径方向的 总位移，所述的总位移的方向与试样的载荷加载方向垂直，按下式计算得到材料 的拉伸模量E_t：

其中E_t为拉伸模量，σ_t为巴西劈裂抗拉强度， 其中，P_t为所述的线载荷(单位为KN/s，从实验系统中可以读取)，L 为试样长度，D为试样直径，μ为泊松比，Δu_t为试样中心直径方向的总位移。

所述的总位移采用位移传感器测量；所述的泊松比μ通过常规的单轴静压 试验获得。

有益效果：

本发明基于圆盘对心受力的理论弹性解进行推导得到。通过经典的圆盘对心 受力的理论分析，可以得到试样中心垂直加载方向上各点的应变值。进而基于微 积分的思想，通过对试样中心垂直加载方向上每一点拉应变的积分，可以得到该 方向上总的变形量。该总变形量可以通过实际试验过程中安置在试样中心直径两 端的位移传感器测量得到(见附图1)。因此，建立起试样中心垂直加载方向上 各点的应变值和总位移变形量之间的关系式，即可以得到试样劈裂受拉破坏的拉 伸模量。