四川大学周磊获国家专利权
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龙图腾网获悉四川大学申请的专利一种结合DIC与应变计测试静载荷下岩石裂纹扩展韧度的方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116183373B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-08发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310198170.4,技术领域涉及:G01N3/08;该发明授权一种结合DIC与应变计测试静载荷下岩石裂纹扩展韧度的方法是由周磊;陈剑星;马雷钧;朱哲明;邓泽;王蒙设计研发完成,并于2023-03-03向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种结合DIC与应变计测试静载荷下岩石裂纹扩展韧度的方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种结合DIC与应变计测试静载荷下岩石裂纹扩展韧度的方法,包括对裂纹岩石试样进行静载荷加载,随后利用数值图像处理系统DIC计算裂纹扩展路径中实时裂纹尖端的张开位移,根据裂纹尖端张开位移获取裂纹扩展速度,获得静载荷下岩石裂纹扩展过程的扩展韧度值,利用扩展韧度值对岩石裂纹扩展过程进行评价。本发明通过利用工业相机与应变计同时测量裂纹起裂时间,精确确定岩石裂纹的起裂时间,为后续裂纹扩展速度的确定与裂纹扩展韧度的计算提供更好的实验数据基础,利用裂纹起裂韧度与裂纹扩展韧度对裂纹岩石的强度进行评价,从而达到裂纹扩展速度数据作进一步成果应用处理,能够对岩石试样的裂纹全扩展过程进行评估。
本发明授权一种结合DIC与应变计测试静载荷下岩石裂纹扩展韧度的方法在权利要求书中公布了:1.一种结合DIC与应变计测试静载荷下岩石裂纹扩展韧度的方法,其特征在于,包括以下步骤: A、制作裂纹岩石试样,并在裂纹岩石试样的裂纹尖端粘贴应变计; B、对裂纹岩石试样进行静载荷加载,获取载荷时程曲线、应变计断裂时刻曲线和正面图像数据信息; C、根据载荷时程曲线、应变计断裂时刻曲线进行同时域处理,同时域处理的特征是必须载荷时程曲线的开始采集时刻与应变计的开始采集时刻进行同时触发,随后确定裂纹岩石的起裂时间; D、根据正面图像数据信息确定裂纹岩石正面的起裂时间; E、根据裂纹岩石的起裂时间、裂纹岩石正面的起裂时间确定裂纹起裂时间; tv=t1+t22 式中:tv为裂纹起裂时间;t1为裂纹岩石的起裂时间;t2为裂纹岩石正面的起裂时间; F、根据工业相机正面拍摄的图像数据信息可以获取裂纹扩展长度S时的裂纹尖端张开位移与裂纹扩展时间t,根据裂纹尖端张开位移时程曲线与图像拍摄时间间隔信息获取裂纹扩展速度; 所述步骤F中利用MATLAB程序对正面图像数据信息进行截取帧数处理,对每一帧图像进行分别裂纹扩展路径实时观察,在相同拍摄时间间隔内获取裂纹的扩展路径,随后在数值图像处理系统内依据裂纹扩展路径设置监测点获得裂纹尖端张开位移,对裂纹尖端的张开位移进行一次求导,得到张开位移的跳跃点,随后对各个监测点的极值点进行提取,最后根据裂纹扩展长度计算出裂纹扩展速度; G、将裂纹起裂时间、裂纹扩展速度、载荷时程曲线带入理论解析解公式或有限元数值模型进行计算,确定裂纹岩石的裂纹扩展韧度、起裂韧度、止裂韧度; 理论解析解公式的计算公式为: 式中:K I 0是静载荷作用下的静态应力强度因子;P maxt是电液伺服压力机内部的载荷时程曲线;为裂纹岩石试样的形状因子;a为裂纹切槽的半长;R为巴西圆盘试样的半径;K I dt为裂纹岩石试样裂纹扩展过程的扩展韧度;v为裂纹扩展速度; H、根据裂纹扩展韧度、起裂韧度、止裂韧度对岩石裂纹扩展过程中的断裂特性进行评价,确定裂纹扩展过程的裂纹扩展韧度普遍规律; 当裂纹扩展韧度小于起裂韧度时,该时刻的裂纹扩展情况为裂纹快速扩展且裂纹岩石稳定性差; 当裂纹扩展韧度大于起裂韧度且小于止裂韧度,该时刻的裂纹扩展情况为裂纹减速扩展且裂纹岩石稳定性较好; 当裂纹扩展韧度大于止裂韧度时,该时刻的裂纹扩展情况为发生停滞现象。
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