沖擊載荷作用下硬巖層裂破壞的理論和試驗研究

1、<p>　　沖擊載荷作用下硬巖層裂破壞的理論和試驗研究</p><p>　　李夕兵1，2，陶 明1，2，宮鳳強1，2，殷志強1，2，杜 坤1，2</p><p>　　(1. 中南大學(xué) 資源與安全工程學(xué)院，湖南 長沙 410083；2. 中南大學(xué) 深部金屬礦產(chǎn)開發(fā)與災(zāi)害控制湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410083)</p><p>　　摘要：理論分

2、析半正弦沖擊入射加載波形下的層裂破壞特性，推導(dǎo)產(chǎn)生層裂破壞的位置和層裂厚度。利用改進的霍普金森壓桿裝置產(chǎn)生的半正弦波形對花崗巖試件進行層裂破壞試驗。采用高速攝像儀記錄試件層裂破壞的全過程。試驗結(jié)果表明：巖石試件在半正弦入射加載波形情況下，首先如理論推導(dǎo)結(jié)果一樣只產(chǎn)生了一層層裂破壞，但是隨著時間的推移，巖石試件后續(xù)又產(chǎn)生了多層層裂；高速攝影儀和動態(tài)應(yīng)變儀所采集到的分析結(jié)果均表明后續(xù)產(chǎn)生的層裂是由于入射加載過程中已經(jīng)對巖石試件產(chǎn)生了損傷，以

3、致在很弱的殘余反射波作用下繼續(xù)產(chǎn)生破壞而出現(xiàn)多層層裂。因此，研究巖石等脆性材料的層裂破壞規(guī)律，不但要根據(jù)最大拉應(yīng)力瞬間斷裂準(zhǔn)則分析入射加載波和反射卸載波相互作用所產(chǎn)生的破壞效應(yīng)，而且要考慮損傷對材料的影響。理論分析和試驗方法對研究巖石的層裂破壞及其他相關(guān)特性具有一定的指導(dǎo)意義。</p><p>　　關(guān)鍵詞：巖石力學(xué)；硬巖；層裂；霍普金森壓桿；高速攝影機；損傷</p><p>　　中圖分類號

4、：TU 45 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1000–6915(2011)06–1081–08</p><p>　　THEORETICAL AND EXPERIMENTAL STUDY OF HARD ROCK SPALLING FRACTURE UNDER IMPACT DYNAMIC LOADING</p><p>　　LI Xibing

5、1，2，TAO Ming1，2，GONG Fengqiang1，2，YIN Zhiqiang1，2，DU Kun1，2</p><p>　　(1. School of Resources and Safety Engineering，Central South University，Changsha，Hunan 410083，China；</p><p>　　2. Hunan Key La

6、boratory of Resources Exploitation and Hazard Control for Deep Metal Mines，Central South University，</p><p>　　Changsha，Hunan 410083，China)</p><p>　　Abstract：Through a theoretical analysis of the

7、 spalling characteristics of rocks under the impact loading of the half-sine wave incident，the location and thickness of rock spalling fracture are obtained. In the laboratory，the improved Split Hopkinson pressure bar de

8、vice which produces the incident half-sine wave is applied to measure the spall characteristics of the granite specimens. The complete experimental process is recorded by a high-speed camera. Test results show that the r

9、ock specimens </p><p>　　Key words：rock mechanics；hard rock；spalling；Hopkinson pressure bar；high-speed camera；damage</p><p><b>　　1 引 言</b></p><p>　　由于壓力脈沖在自由面反射而造成的動態(tài)斷裂

10、，通常稱為層裂。如果出現(xiàn)了層裂就意味著形成了新的自由面，繼續(xù)入射的壓力脈沖又會在新的自由面發(fā)生反射，從而可能造成第二層，甚至多層層裂[1-2]。和其他大多數(shù)脆性材料一樣，巖石的抗拉強度遠(yuǎn)小于其抗壓強度。因此，巖石在爆破、沖擊等荷載下的破壞大多為拉伸破壞，甚至為層裂破壞。層裂過程產(chǎn)生的必要條件是在層裂之前須經(jīng)受壓縮脈沖，然后，由于自由面或者軟弱面的存在使得入射壓縮脈沖反射變成拉伸脈沖，當(dāng)2種脈沖疊加到凈拉應(yīng)力區(qū)，其強度達(dá)到材料的動態(tài)抗拉強

11、度時產(chǎn)生破壞。</p><p>　　國內(nèi)外學(xué)者對層裂破壞現(xiàn)象作了廣泛的研究，理論分析方面，L. Davison等[3]較早地理論分析了延性材料的層裂累積損傷過程；R. M. Rauenzahn和J. W. Tester[4]對巖石在開挖過程中產(chǎn)生層裂破壞的力學(xué)行為做了詳細(xì)的理論分析；王禮立[1]對Hopkinson 壓桿裝置層裂現(xiàn)象的產(chǎn)生作了理論分析；T. H. Autoun等[5]對層裂現(xiàn)象的研究現(xiàn)狀和研究歷史

12、作了詳細(xì)和權(quán)威的解釋，成為研究層裂的經(jīng)典著作。試驗方面，G. D. R. Teresa和R. P. Jesus[6]利用層裂試驗研究了彈性波在圓柱形陶瓷中傳播時的脆性破壞作用；S. Harald等[7-8]利用Hopkinson 壓桿裝置通過層裂破壞試驗研究混凝土的動態(tài)抗拉強度和動態(tài)拉伸破壞能量；張 磊等[9-11]利用Hopkinson壓桿裝置研究混凝土的層裂特性；俞宇穎等[12]利用Hopkinson壓桿裝置研究了鋁板的層裂特性。目

13、前，Hopkinson壓桿裝置仍是研究層裂的經(jīng)典裝置。</p><p>　　可能由于巖石層裂試件加工困難等原因，以往關(guān)于巖石層裂破壞方面的試驗研究較少。黃 濤等[13]主要從數(shù)值模擬的角度對巖石層裂進行研究，而真正從巖石層裂試驗出發(fā)(如利用Hopkinson壓桿裝置)證實巖石層裂特性以及巖石層裂過程中力學(xué)行為的研究較少。為了從試驗角度更好地認(rèn)識和了解巖石的層裂破壞特性，X. B. Li等[14]專門加工制做了能足

14、夠滿足層裂發(fā)生所需長度的花崗巖試件，并利用能產(chǎn)生半正弦加載波形的Hopkinson 壓桿裝置來研究巖石的層裂特性。本文首先根據(jù)半正弦入射加載波形函數(shù)分析自由面附近的入射和反射情況，清晰地分析了入射波和反射波的相互作用關(guān)系，理論推導(dǎo)出巖石試件發(fā)生層裂的情況；然后采用能夠滿足層裂發(fā)生的巖石試件，通過試驗證實巖石發(fā)生層裂的過程；最后，結(jié)合高速攝影儀和動態(tài)應(yīng)變儀的記錄結(jié)果證明了理論推導(dǎo)的正確性，同時表明在硬巖發(fā)生層裂的過程中還伴有損傷作用。其理

15、論推導(dǎo)方法和試驗手段對研究巖石的層裂破壞特性、動態(tài)抗拉強度以及損傷都具有一定的意義。</p><p>　　2 半正弦入射波作用過程分析</p><p>　　理論上分析層裂的產(chǎn)生一般基于2個基本假設(shè)：其一是Hopkinson壓桿裝置產(chǎn)生的入射加載波符合一維應(yīng)力波假設(shè)，并且應(yīng)力波在自由面附近是穩(wěn)定傳播的；其二是最大拉應(yīng)力瞬間斷裂準(zhǔn)則，即當(dāng)拉應(yīng)力峰值達(dá)到試件的抗拉強度時即瞬間斷裂。</p

16、><p>　　設(shè)由Hopkinson桿沖擊入射的半正弦脈沖的周期為T，脈沖長為，脈沖的傳播速度為c，入射加載應(yīng)力峰值為，當(dāng)脈沖為時間的函數(shù)時，那么半正弦波的時程曲線函數(shù)可以表示為</p><p><b>　　(1)</b></p><p>　　根據(jù)應(yīng)力波的基本原理可知，入射加載波在遇到自由面后會變成反射卸載波，隨著時間的推進會有凈拉應(yīng)力區(qū)出現(xiàn)。設(shè)巖

17、石的動態(tài)抗拉強度為，那么根據(jù)最大拉應(yīng)力瞬時斷裂準(zhǔn)則，入射加載波經(jīng)自由面反射后，一旦產(chǎn)生的凈拉應(yīng)力達(dá)到或者超過材料的動態(tài)抗拉強度，即時，則會發(fā)生層裂[1]。設(shè)半正弦脈沖剛到達(dá)自由面的時間為0時刻，那么半正弦應(yīng)力波在自由面反射的幾個典型時刻的波形如圖1所示，圖1中，點A表示入射波的尾端，點B表示凈拉應(yīng)力較大的點，點C表示反射波前峰。</p><p><b>　　(a) 0時刻</b></

18、p><p><b>　　(b) T/4時刻</b></p><p><b>　　(c) T/2時刻</b></p><p>　　(d) T/2～3T/4間的某時刻</p><p>　　(e) 3T/4時刻</p><p><b>　　(f) T時刻</b>&

19、lt;/p><p>　　圖1 半正弦應(yīng)力波在自由面反射的幾個典型時刻的示意圖</p><p>　　Fig.1 Schemes of half-sine stress wave reflected in free </p><p>　　surface of several typical moments</p><p>　　根據(jù)波在自由面的反射

20、過程可知，開始的 (或者說)的脈沖時間范圍內(nèi)入射加載波始終大于反射卸載波峰值，是不可能有凈拉應(yīng)力區(qū)出現(xiàn)的，也即不可能有層裂產(chǎn)生。但是經(jīng)過時間后，反射卸載波逐漸大于入射加載波，并且有凈拉應(yīng)力區(qū)的出現(xiàn)，直到如圖1(d)所示情況，有2個位置(即點A和B)入射加載波和反射卸載波疊加后的凈拉應(yīng)力值比較大，根據(jù)最大拉應(yīng)力瞬間斷裂準(zhǔn)則可知，如果疊加后的凈拉應(yīng)力超過了巖石試件的動態(tài)抗拉強度則會出現(xiàn)層裂。以時刻為起始時刻，那么經(jīng)過時間后，A，B兩點應(yīng)力疊

21、加后的應(yīng)力可分別表示如下：</p><p><b>　　(2)</b></p><p><b>　　(3)</b></p><p>　　采用比商法比較A，B兩點的應(yīng)力大小，則有</p><p><b>　　(4)</b></p><p>　　設(shè)時間內(nèi)入射

22、加載波向自由端前進了長度的距離(見圖1(d))，則有</p><p><b>　　(5)</b></p><p>　　聯(lián)立式(4)和(5)可得</p><p><b>　　(6)</b></p><p><b>　　由于，所以有</b></p><p>

23、<b>　　(7)</b></p><p>　　因此如果圖1(d)所示情況發(fā)生層裂的話，那么點A的凈拉應(yīng)力相對于點B先達(dá)到巖石試件的動態(tài)抗拉強度，即點A為盡拉應(yīng)力最大點，試件會在點A發(fā)生層裂而不會在點B。又因為點A為入射加載波的尾端，如果試件在點A發(fā)生層裂而脫落則剩余試件中不可能再出現(xiàn)凈拉應(yīng)力比點A大的點。所以在Hopkinson 壓桿裝置產(chǎn)生的半正弦波脈沖作用下，由入射加載波和反射卸載波的

24、相互作用產(chǎn)生的凈拉應(yīng)力區(qū)只會產(chǎn)生一層層裂。那么當(dāng)點A應(yīng)力達(dá)到巖石試件的動態(tài)抗拉強度時，則有</p><p><b>　　(8)</b></p><p>　　聯(lián)立式(5)，(8)則有</p><p><b>　　(9)</b></p><p>　　所以半正弦波脈沖加載的層裂厚度為</p>

25、<p><b>　　(10)</b></p><p>　　由式(10)可知，加載應(yīng)力波峰值越大，產(chǎn)生的層裂厚度越大，當(dāng)時，，當(dāng)時，，對應(yīng)圖1(e)所示的時刻，此時A，B兩點重合。從而可知，半正弦波加載時產(chǎn)生層裂厚度的范圍為</p><p><b>　　(11)</b></p><p>　　據(jù)上面的推導(dǎo)可知，在半

26、正弦波入射發(fā)生層裂后入射加載波的剩余部分全部隨層裂段脫落，剩余試件形成的新自由面上不再有入射加載波，但會有一小段反射卸載波入射進入剩余試件中繼續(xù)傳播。</p><p>　　3 試驗過程和結(jié)果分析</p><p>　　3.1試驗方案設(shè)計</p><p>　　圖2為層裂試驗裝置(Hopkinson壓桿)示意圖，采用改進的紡錘型沖頭[15-16]，沖頭長為360 mm

27、，沖</p><p>　　圖2 層裂試驗裝置(Hopkinson壓桿)簡圖</p><p>　　Fig.2 Scheme of spalling fracture device(Hopkinson pressure bar)</p><p>　　頭和入射桿為同種材料做成，根據(jù)彈性波基本理論[1，17-18]可知，入射波波長約為720 mm(360 mm×

28、; 2)。入射桿為圓柱體形，截面直徑為50 mm，長為2 000 mm?？紤]到本試驗中試件的受力主要是一維方向的拉伸和壓縮，而且試件和入射桿之間為面接觸，巖石試件采用橫截面尺寸為35 mm×35 mm的花崗巖巖桿，這樣既能使試件橫截面最大限度和入射桿接觸，大大減少了加工難度而又不失科學(xué)性。試驗過程中為滿足層裂現(xiàn)象發(fā)生的條件，將入射應(yīng)力峰值限制在一個特有的水平，即大于試件的動態(tài)抗拉強度而小于其單軸抗壓強度。</p>

29、<p>　　根據(jù)式(11)可知，試件的長度大于二分之一波長(360 mm)即可，考慮到入射波形的誤差等情況，試件的長度均大于1 000 mm，并且從自由面起500 mm長度為完全懸空狀態(tài)，即保證試件有可能發(fā)生層裂的區(qū)域完全自由。試驗前對試件端頭充分打磨平整，保證和入射桿最大限度的接觸。試驗采用的2個試件T1，T2取自于同一地點，且加工過程相同。在試驗平臺旁架設(shè)高速攝影儀分別記錄T1，T2試件的層裂過程。試件的具體參數(shù)如表1所

30、示。</p><p><b>　　表1 試件參數(shù)</b></p><p>　　Table 1 Parameters of rock specimens</p><p>　　3.2試驗過程和結(jié)果分析</p><p>　　利用一維應(yīng)力下彈性波在細(xì)長桿中傳播無畸變的特性，可通過在試件上黏貼應(yīng)變片的方法測得應(yīng)變信號[1]，

31、如圖2中的點a和b即為應(yīng)變片位置，從而可確定通過試件的應(yīng)力波波形和動態(tài)應(yīng)力強度，即</p><p><b>　　(12)</b></p><p>　　式中：E為動態(tài)彈性模量。</p><p>　　根據(jù)式(11)可知，巖石試件可能產(chǎn)生層裂的范圍為距自由端180～360 mm范圍。因此，應(yīng)變片應(yīng)黏貼在該區(qū)域以外。試件T1，T2各設(shè)1個監(jiān)測點保證能記

32、錄到試驗過程中數(shù)據(jù)變化情況，故在距離自由端600 mm(即圖2中的點b)處黏貼動態(tài)應(yīng)變片。根據(jù)事先測到的花崗巖波速計算可知，2 ms的采集時間能足夠記錄到整個試驗過程中的波形情況。層裂過程的試驗結(jié)果如表2所示。</p><p>　　表2 層裂過程的試驗結(jié)果</p><p>　　Table 2 Experimental results of spalling fracture</p&

33、gt;<p>　　由表2可知，試驗得到的層裂層數(shù)和理論分析層裂層數(shù)不符，試驗過程中產(chǎn)生的層裂層數(shù)多于理論數(shù)。根據(jù)第三層層裂面的位置可知，在已產(chǎn)生的層裂段內(nèi)又產(chǎn)生了新的層裂，這些現(xiàn)象的出現(xiàn)和層裂產(chǎn)生的理論推導(dǎo)結(jié)果相悖，不能單純用層裂理論推導(dǎo)的結(jié)果進行解釋。</p><p>　　3.3高速攝影和結(jié)果分析</p><p>　　由試驗結(jié)果可知，試驗得到的層裂現(xiàn)象與理論分析的情況有很

34、大區(qū)別。試驗中采用高速攝影儀記錄了試件的整個破裂過程。高速攝影儀的拍攝速度設(shè)為80 000 fps。對于試件T2，高速攝影儀捕捉到的層裂過程如圖3所示。圖3中，左端為自由端，右端與入射桿接觸。</p><p>　　由表2可知，第一層層裂和第二層層裂之間的距離為0.228 m，且試件T2的波速為4 846.16 m/s(見表1)，所以波從第一層層裂面到第二層層裂面所需</p><p>　　(

35、a) t = 125 s</p><p>　　(b) t = 350 s</p><p>　　(c) t = 390 s</p><p>　　(d) t = 409 s</p><p>　　圖3 巖石試件的層裂縫發(fā)生過程</p><p>　　Fig.3 Spalling process of rock specim

36、en</p><p>　　要的時間為：0.228/4 846.16 = 47 s。</p><p>　　由高速攝影儀的記錄結(jié)果可知，2層層裂面產(chǎn)生的時間差為225 s。比較2個時間差可知，發(fā)生第一層層裂后殘余的反射脈沖從第一層層裂面?zhèn)鞯降诙訉恿衙娴臅r間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于2層層裂面發(fā)生的時間差。同樣，對試件T1的分析也能得到同樣的結(jié)果。這說明第二次及以后的層裂的產(chǎn)生遠(yuǎn)非殘余反射波的拉伸作用引起，也不

37、能用最大拉伸斷裂理論來解釋。</p><p>　　3.4波形分析和損傷對巖石層裂的破壞</p><p>　　通過監(jiān)測點b的記錄結(jié)果可得到入射和反射波的波形形狀及強度等參數(shù)。圖4為T1，T2試件上</p><p><b>　　(a) T1試件</b></p><p><b>　　(b) T2試件</b&g

38、t;</p><p><b>　　圖4 應(yīng)力波形圖</b></p><p>　　Fig.4 Stress waveforms</p><p>　　監(jiān)測點b記錄的部分時間段內(nèi)的應(yīng)力波形圖。</p><p>　　從圖4中可以看出，從Hopkinson入射桿傳到巖石試件中的波近似為半正弦波，因此可以采用半正弦波的波函數(shù)和層

39、裂理論來解釋巖石試件所發(fā)生的破壞，同時也說明了用方形截面桿試件和圓形截面的Hopkinson入射桿接觸做層裂試驗是可行的。根據(jù)關(guān)于半正弦波產(chǎn)生層裂過程的理論推導(dǎo)可知，入射波的尾端與第一層層裂面平齊，也即入射波未經(jīng)自由面反射段的能量全部隨第一層層裂飛出帶走，剩下的試件中不再有入射波，但是會有一部分強度相對較低的反射波已穿過了層裂面而繼續(xù)往剩余試件中傳播。從圖4可以看出，在一個完整的半正弦波經(jīng)過后的一段時間，動態(tài)應(yīng)變片接收到了一個比入射波峰

40、值小很多的、方向與入射波相反的反射拉伸波，即圖4所示的反射波，這與理論分析結(jié)果(發(fā)生層裂后只會有一強度很小的反射卸載波繼續(xù)在剩余巖石試樣中傳播，見圖1(d)中A→C段試件里的反射波形)相符。正常情況下，如此小的反射波能量不可能使剩余試件產(chǎn)生拉伸或壓縮而發(fā)生層裂破壞。所以，第二次及以后層裂的出現(xiàn)說明了開始的入射加載過程已經(jīng)對巖石材料產(chǎn)生了損傷影響，使其強度大大降低，以致小能量的殘余反射波在試件中傳播時使其產(chǎn)生了新的層裂現(xiàn)象，從而出現(xiàn)了第二

41、、三層以及</p><p>　　4 層裂損傷破壞的演化關(guān)系</p><p>　　大量事實證明，材料的損傷破壞過程分為損傷成核、成長、匯合3個階段[19-20]。其中，損傷匯合階段是一個雪崩式的瞬變過程，現(xiàn)有的方法不能對其進行定量測試和分析，因此對此研究較少。國內(nèi)外很多學(xué)者對損傷成核和成長過程進行了大量的理論和試驗研究，提出了很多著名的模型。白以龍等[21] 從理想微裂紋出發(fā)，推導(dǎo)出固體中

42、微裂紋的損傷演化方程。張昌鎖等[22-23]將其應(yīng)用到分析材料的損傷破壞并證明其是正確有效的。白以龍等[21]提出的微裂紋密度的演化方程如下：</p><p><b>　　(13)</b></p><p><b>　　(14)</b></p><p><b>　　(15)</b></p>

43、<p>　　式中：t為損傷過程中的廣義時間，n為微裂紋數(shù)密度，為微裂紋密度的成核率，為微裂紋成核率函數(shù)，c為微裂紋尺度，為微裂紋尺度變化率，為微裂紋成長率函數(shù)，為應(yīng)力。</p><p>　　本文以式(13)～(15)定性分析巖石材料層裂試驗過程中發(fā)生的損傷破壞現(xiàn)象。其中，式(13)為以微裂紋密度為因變數(shù)的偏微分方程，式(14)，(15)分別為微裂紋的成核和成長動力規(guī)律，并依賴于拉伸或壓縮應(yīng)力。本次層裂

44、試驗主要考慮入射壓縮應(yīng)力脈沖對試件的層裂破壞，所以取為壓縮應(yīng)力，根據(jù)上面的演化關(guān)系，一般的第m階損傷函數(shù)[19]可以定義為</p><p><b>　　(16)</b></p><p>　　設(shè)微孔洞為球形，取c為微孔洞的半徑，以微孔洞的體積為損傷變量[22-23]，則有</p><p><b>　　(17)</b><

45、/p><p>　　根據(jù)損傷過程廣義時間關(guān)系，材料在某時刻產(chǎn)生的最大孔洞是在時刻成核的孔洞長大得到的[22-23]，那么結(jié)合式(17)可得</p><p><b>　　(18)</b></p><p>　　式中：b為新核半徑；k，g均為與材料有關(guān)的常數(shù)，k控制孔洞的成長過程，g控制孔洞的成核過程。</p><p>　　那么可得

46、到損傷演化方程為</p><p><b>　　(19)</b></p><p>　　材料初始損傷演化過程中的主導(dǎo)時間是成核轉(zhuǎn)化時間[24]，忽略成長效應(yīng)對初始損傷的影響，那么根據(jù)式(19)可估計初始損傷為</p><p><b>　　(20)</b></p><p>　　根據(jù)試驗中動態(tài)應(yīng)變儀的監(jiān)測結(jié)

47、果可知，入射應(yīng)力波形函數(shù)可表示為</p><p><b>　　(21)</b></p><p>　　根據(jù)張昌鎖等[22，24-25]給出的損傷過程中的成核和成長方程，有</p><p><b>　　(22)</b></p><p><b>　　(23)</b></p>

48、;<p>　　式中：，分別為成核和成長應(yīng)力門檻值；，均為材料參數(shù)；為材料的黏性系數(shù)。本文主要考慮入射應(yīng)力波對試件造成的初始損傷，所以取為平均入射應(yīng)力值。</p><p>　　將式(18)對時間求導(dǎo)可知，成核效應(yīng)與孔洞總體積之間的比例關(guān)系為，取成核體積效應(yīng)為總孔洞體積的1/N(，根據(jù)成核體積所占的比重選取)時認(rèn)為成核效應(yīng)終止，則成核轉(zhuǎn)化的時間為</p><p><b>

49、;　　(24)</b></p><p>　　從而可得到一維層裂試驗的入射應(yīng)變脈沖造成的初始損傷為</p><p><b>　　(25)</b></p><p>　　對于特定的巖石試件，，，，，均為定值。所以，由式(25)可知，初始損傷隨平均入射應(yīng)力的增大而成增大趨勢。又根據(jù)Hopkinson壓桿的試驗原理可知，入射加載波形的波長只與

50、沖頭的長度和形狀有關(guān)，所以入射應(yīng)力峰值越大，對應(yīng)的平均入射應(yīng)力就越大。試驗中T2試件的入射加載應(yīng)力峰值大于T1試件，即有T2試件的初始損傷程度大于T1試件。所以，對于材料參數(shù)基本相同的T1和T2試件，不同入射加載波形峰值情況下，T2試件的層裂數(shù)比T1試件的多。</p><p><b>　　5 結(jié) 論</b></p><p>　　(1) 理論分析了半正弦形式的入射加

51、載脈沖在自由面發(fā)生反射后，由于入射波和反射波的相互作用產(chǎn)生且僅產(chǎn)生一層層裂。</p><p>　　(2) 利用Hopkinson壓桿裝置和改進的紡錘型沖頭技術(shù)得到了半正弦波的加載波形，并試驗得到了花崗巖試件的層裂破壞形式。</p><p>　　(3) 通過高速攝影儀記錄的層裂破壞過程，分析不同時刻層裂現(xiàn)象可知：除第一層層裂外，其他各層層裂都不是由簡單的動態(tài)拉伸作用產(chǎn)生的，不能僅由最大拉應(yīng)力

52、瞬間斷裂原理來解釋，而應(yīng)當(dāng)考慮損傷對材料的破壞。</p><p>　　(4) 通過動態(tài)應(yīng)變儀等數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)記錄的各個時間段試件上的波形情況，詳細(xì)給出了半正弦波入射加載作用下應(yīng)力波的入射、反射情況，直接證明了損傷對試件的層裂破壞情況。</p><p>　　(5) 運用簡單的層裂損傷模型對沖擊入射產(chǎn)生的初始損傷做了定性分析，得出了初始損傷隨入射平均應(yīng)力值的增大而呈增大趨勢。最終得出硬巖試件在沖

53、擊入射加載的情況下不僅僅會由最大拉應(yīng)力斷裂準(zhǔn)則而產(chǎn)生層裂，還可能會因為損傷和剩余反射波的共同作用而產(chǎn)生后續(xù)的破壞。</p><p>　　參考文獻(xiàn)(References)：</p><p>　　王禮立. 應(yīng)力波基礎(chǔ)[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，1992：46–50.(WANG Lili. Stress wave basis[M]. Beijing：National Defence Indu

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80、7，24，24篇(100%收錄)</p><p>　　據(jù)“EI中國”公布的數(shù)據(jù)顯示，本刊2011年第30卷第1期共發(fā)表論文22篇，第2期共發(fā)表論文27篇，第3期共發(fā)表論文24篇，第4期共發(fā)表論文24篇，EI COMPENDEX收錄論文共97篇，收錄率為100%。</p><p>　　(摘自“EI中國”)</p><p>　　2011年6月10日</p>