[发明专利]一种脆性材料起裂应力测量方法

摘要

一种脆性材料起裂应力测量方法，通过同步触发器控制加载装置、CCD相机实现同步触发，对试样加载并输出载荷‑时间信号；CCD相机实时拍摄试样表面图像；至试样破坏；选取CCD相机拍摄的第一帧图像，在通孔圆周上标定2个测量点，连续测量整个加载过程2个测量点拉伸应变‑时间曲线，确定拉伸裂纹起裂时间T在应力‑时间曲线上对应的应力值，即为起裂应力σ_ci；本发明可以控制脆性材料裂纹起裂位置和扩展方向，客观、精确、定量地确定裂纹起裂时间和起裂应力，有效提升脆性材料起裂应力测量的真实性和可靠性，为单轴压缩下含预制孔洞岩石类脆性材料起裂应力测量提供了一种新的操作方便、结果可靠、量化客观的方法。

主权项

1.一种脆性材料起裂应力测量方法，包括下述步骤：第一步：试样制作将待测材料制作成长方体或圆柱体试样，试样中心预制圆形通孔，通孔轴线与圆柱体轴线或长方体厚度方向的中心轴线同轴；第二步：测量将试样置于加载装置中，加载方向垂直于通孔轴线，通过同步触发器控制加载装置、CCD相机实现同步触发，加载装置实时对试样加载并输出载荷‑时间信号给载荷‑时间信号接收装置；CCD相机实时拍摄试样表面图像，并实时将CCD相机拍摄的数字图像信号传输给数字图像信号接收装置；直至试样破坏，终止试验；加载速率为0.001‑2mm/s；第三步：试样起裂应力测量选取CCD相机拍摄的第一帧图像作为基准图像，在基准图像中的通孔圆周上标定2个测量点P1、P2，测量点P1、P2的位置处于过试样通孔中心线的纵切面与通孔圆周的交点；利用DIC分析与计算软件中自带的点测量功能，连续测量整个加载过程中测量点P1和P2的拉伸应变‑时间曲线；将得到的拉伸应变‑时间曲线数据导入到Excel软件中，对数据点添加趋势线进行多项式拟合，调整多项式的次项，选择拟合系数R²>0.99的多项式，得到一个应变关于时间的函数f(t)；当函数f(t)满足式(1)时，所对应的时刻t_o定义为拉伸裂纹的起裂时间T：对载荷‑时间信号接收装置得到的荷载‑时间数据，按公式(2)计算，得到应力‑时间曲线；σ＝P/A……(2)式中σ为应力，P为荷载，A为试样横截面积；在应力‑时间曲线上找到与起裂时间T相对应的应力值，即为起裂应力σ_ci。