Page 72 - 《爆炸与冲击》2023年第2期

第 43 卷 黄耀莹，等： 实时高温作用下花岗岩冲击压缩力学特性研究 第 2 期

表 3 体积能量
Table 3 Volumic energy
−3
w/(J·cm )
¯ ε /s −1

20 ℃ 200 ℃ 400 ℃ 600 ℃ 800 ℃
74.80 0.49 0.36 0.46 0.76 0.49
144.97 1.56 1.22 1.25 1.46 1.56
230.29 3.61 3.24 3.31 4.40 3.61
5 4.5
20 ℃ 4.0
200 ℃ 3.5
4
Volumic energy/(J·cm −3 ) 3 2 Volumic energy/(J·cm −3 ) 3.0 74.8 s −1 −1
400 ℃
600 ℃
2.5
144.97 s
230.29 s
−1
2.0
1.5
1
1.0
0.5
0
60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 0 100 200 300 400 500 600
Strain rate/s −1 Temerature/℃

图 16 体积能量与应变率关系 图 17 体积能量与温度关系
Fig. 16 Relationship between volumic energy and strain rate Fig. 17 Relationship between volumic energy and temperature
同一加载应变率下，随着温度升高，体积能量先减小后增大，变化趋势很好地满足二次函数形式：
 −6 2 −1 2
3×10 T −0.0013T +0.5115 ε = 74.80 s ，R = 0.99
−6
−1
2
2
w = 4×10 T −0.0024T +1.5939 ε = 144.97 s ，R = 0.97 (11)
 −6 2 −1 2
1×10 T −0.0048T +0.7287 ε = 230.29 s ，R = 0.99
2
3
2
式中：w 的单位为 J/cm ；T 为温度，℃；R 为决定系数。三种冲击速率下的 R 均大于等于 0.97，说明拟合
效果良好。吸收能越大，说明试件内部用于裂纹发育的能量越多，强度越弱。因此，体积能量的先减后
增表明试件强度先升后降，与冲击试验结果一致。

3.3 吸收能与动态抗压强度
岩石的失稳破坏是能量转移与吸收的结果，体积能量变化与试件内部损伤演化、强度劣化息息相
关。不同温度下花岗岩动态抗压强度与体积能量关系如图 18 所示，动态抗压强度随体积能量增大而增
大，二者呈指数相关。这是由于体积能量越大，单位体积花岗岩吸收能量越多，裂纹发育越贯通，试件损
伤越严重，导致试件力学性能劣化。

200

180

Peak strsee/MPa 140
160

120
20 ℃
200 ℃
100 400 ℃
600 ℃
80
0 1 2 3 4 5
Volumic energy/(J·cm )
−3
图 18 动态抗压强度与体积能量关系
Fig. 18 Relationship between fractal dimension and volumic energy of granite

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