Page 75 - 《爆炸与冲击》2025年第6期
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第 45 卷              张    旭,等: 高温大理岩的动态能量耗散机理及破坏特征                               第 6 期

                                                                      −5
                                                                               2
                                   ε peak = 7.891 48−0.008 94T +2.379 03×10 T  2  R = 0.959             (7)
                                                −3
                    T  的单位为       ε peak  的单位为  10 。
               式中:            ℃,

                   与峰值应力不同,由于大理岩组分及微观
                                                                          10.0 m/s   11.5 m/s  12.5 m/s
               裂隙分布的随机性,温度低于             400 ℃  时,同一冲
                                                                   20     13.5 m/s  14.5 m/s
               击速度下的峰值应变随温度的增大存在一定的                                       Average peak strain
                                                                          Fit curve
               离散性;温度超过        400 ℃  后,同一冲击速度下的                   15
               峰值应变随温度的增加而增大。温度低于                   100 ℃         Stain/10 −3  10
               时,相同冲击速度下的峰值应变随温度变化相对
               较  小  ; 当  温  度  达  到  200 ℃  时  , 峰  值  应  变  显  著  增  5
               强,与  100 ℃  时相比,v=10.0, 11.5, 12.5, 13.5,
                                                                    0
               14.5 m/s 时的峰值应变分别增加了            81%、39%、               0      200    400     600    800
               40%、15%  和  13%;而当温度达到       400 ℃  时,峰值                          Temperature/℃
               应变较   200 ℃  呈轻微的下降趋势;800 ℃         时不同                 图 8    动态峰值应变与温度的关系
               冲  击  速  度  下  的  峰  值  应  变  分  别  为  0.011、  0.15、  Fig. 8    Dynamic peak strain as a function of temperature
                0.18、 0.018  以及  0.019。

               3.3    动态弹性模量的温度效应

                   将峰值应力的       50%  与应力-应变曲线上应
                                                                   200    10.0 m/s   11.5 m/s   12.5 m/s
               力达到峰值的       50%  时的轴向应变的比作为试样                             13.5 m/s   14.5 m/s
               的动态弹性模量       [29] 。如图  9  所示,动弹性模量随                150    Average modulus of elasticity
                                                                          Fit curve
               温度的增加非线性减小:
                                                 −7
                 E d = 46.794 3−0.053 2T +9.360 1×10 T  2        Modulus of elasticity/GPa  100
                  2
                 R = 0.999                             (8)
                        T  的单位分别为      GPa 和  ℃。                   50
               式中:   E d  和
                   总体而言,动弹性模量约在             100 ℃  时达到
                                                                    0
               峰值,在   v=10.0, 11.5, 12.5, 13.5, 14.5 m/s 时分别          0      200     400    600     800
                                                                                 Temperature/℃
               为  27、28、42、64 和  124 GPa。当温度达到      200 ℃
               之后,不同冲击速度下的弹性模量均随温度升高                                    图 9    动弹性模量与温度的关系
               而降低,从     400 ℃  后均呈线性下降。当温度达                     Fig. 9    Dynamic modulus of elasticity as a function
                                                                              of temperature
               到  800 ℃  时,不同冲击速度下的弹性模量分别

               为  1.6、1.5、1.6、1.5  和  1.4 GPa,与  25℃  时相比          1.5
               分别降低了     97%、98%、96%、94%     和  95%。                                             10.0 m/s
                                                                                                 11.5 m/s

                                                                   1.2                           12.5 m/s
               3.4    比能吸收值的温度效应                                                                 13.5 m/s
                                                                                                 14.5 m/s
                   岩石的变形破坏是一个能量不可逆的转换                              0.9
               过程,其内部能量的吸收、储存及释放的综合结                              E V /(J·m −3 )
               果能够从本质上反映岩石的破坏特征。为消除                                0.6
               尺寸效应对试验结果的影响,定义比能吸收值:                               0.3
                         A G E  w  t [  2  2  2  ]
                     E v =      ε i (t)−ε r (t)−ε t (t) dt  (9)
                                                                    0       200     400     600     800
                          A 0 l 0  0
                   如图   10  所示,随温度的增加,E 呈现递减                                     Temperature/℃
                                               v
               的趋势,在温度低于          400 ℃  时,降幅相对较小;                     图 10    比能吸收值与温度的关系
               温  度  达  到  400 ℃  后  降  幅  逐  级  增  大  ; 温  度  达  到  Fig. 10    Specific energy absorption rate as a function
               800 ℃  时,耗散能密度分别降为            0.125、0.151、                     of temperature


                                                         061413-8
   70   71   72   73   74   75   76   77   78   79   80