Особенности локализации деформации при растяжении сильвинита

Автор: Пантелеев И.А., Плехов О.А., Наймарк О.Б., Евсеев А.В., Паньков И.Л., Асанов В.А.

Журнал: Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика @vestnik-pnrpu-mechanics

Статья в выпуске: 2, 2015 года.

Бесплатный доступ

Настоящая работа посвящена исследованию пространственно-временной локализации деформации при прямом одноосном растяжении сильвинита с использованием метода корреляции цифровых изображений и метода акустической эмиссии. Для реализации схемы прямого одноосного растяжения использовано специальное реверсивное устройство, в котором бетонируются образцы сильвинита. Последовательно сфотографированные изображения боковой поверхности образцов были использованы для восстановления распределения полей компонент вектора перемещений и тензора деформаций на боковой поверхности образцов сильвинита при одноосном квазистатическом растяжении. В результате анализа полученных данных установлено, что процесс деформирования реализуется в виде двух последовательно следующих форм пространственно-временной локализации: системы эквидистантно расположенных стационарных очагов локализованной деформации и одиночной стационарной диссипативной локализованной структуры. Материал вне полос локализованной деформации находится в недеформированном состоянии, также в результате одноосного квазистатического растяжения наблюдаются как полосы локализованной деформации растяжения, так и сжатия. Переход от одной формы локализации к другой происходит в окрестности максимума напряжения и сопровождается резким уменьшением концентрационного параметра. Концентрационный параметр характеризует степень взаимодействия дефектов различных масштабных уровней посредством их упругих полей и может быть оценен по данным акустической эмиссии. Анализ зависимости пространственного периода полос локализованной деформации от размера расчетной ячейки показал, что полосы локализованной деформации имеют самоподобное строение и процесс деформирования локализован по границам зерен минералов, слагающих образец.

Еще

Локализация деформации, акустическая эмиссия, прямое растяжение, концентрационный параметр, метод корреляции цифровых изображений

Короткий адрес: https://sciup.org/146211556

IDR: 146211556   |   DOI: 10.15593/perm.mech/2015.2.08

Список литературы Особенности локализации деформации при растяжении сильвинита

  • Butenuth C. Comparison of tensile strength values of rocks determined by point load and direct tension tests//Rock Mech. Rock Engng. -1997. -Vol. 30. -No. 1. -P. 65-72. DOI: DOI: 10.1007/BF01020114
  • Efimov V.P. The rock strength in different tension conditions//Journal of Mining Science. -2009. -Vol. 45. -No. 6. -P. 569-575.
  • Erarslan N., Williams D.J. Experimental, numerical and analytical studies on tensile strength of rocks//International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences. -2012. -Vol. 49. -P. 21-30.
  • О неоднородности деформации при сжатии сильвинита/С.А. Баранникова, М.В. Надежкин, Л.Б. Зуев, В.М. Жигалкин//ПЖТФ. -2010. -Т. 36, № 11. -С. 38-45.
  • Баранникова С.А., Надежкин М.В., Зуев Л.Б. О локализации пластического течения при сжатии кристаллов NaCl и KCl//ФТТ. -2009. -Т. 51, № 6. -С. 1081-1086.
  • Choi S., Shah SP. Measurement of deformation on concrete subject to compression using image correlation//Exp. Mech. -1997. -Vol. 37. -No. 3. -P. 307-313. DOI: DOI: 10.1007/BF02317423
  • Lawler J.S., Kean D.T., Shah S.P. Measuring three-dimensional damage in concrete under compression//ACI Mater J. -2001. -Vol. 98. -No. 6. -P. 465-475.
  • Bhandari A.R., Inoue J. Strain localization in soft rock -a typical rate-dependent solid: experimental and numerical studies//Int. J. Numer. Anal. Meth. Geomech. -2005. -Vol. 29. -P. 1087-1107. DOI: DOI: 10.1002/nag.446
  • Experimental study on damage evolution of rock under uniform and concentrated loading conditions using digital image correlation/H. Song, H. Zhang, D. Fu, Y. Kang, G. Huang, C. Qu, Z. Cai//Fatigue Fract. Engng. Mater. Struct. -2013. -Vol. 36. -No. 8. -P. 760-768. DOI: DOI: 10.1111/ffe.12043
  • Source analysis of acoustic emission in Aue granite cores under symmetric and asymmetric compressive loads/A. Zang, F.C. Wagner, S. Stanchits, G. Dresen, R. Andresen, M.A. Haidekker//Geophys. J. Int. -1998. -Vol. 135. -P. 1113-1130.
  • Zang A., Wagner F.C., Dresen G. Acoustic emission, microstructure and damage model of dry and wet sandstone stressed to failure//J. Geophys. Res. -1996. -Vol. 101. -P. 17507-17521.
  • Determination of displacements using an improved digital correlation method/M.A. Sutton, W.J. Wolters, W.H. Peters, W.F. Ranson, S.R. McNeil//Image and Vision Computing. -1983. -Vol. 1. -No. 3. -P. 133-139.
  • Sutton M.A., Orteu J.J., Schreier H.W. Image Correlation for Shape, Motion and Deformation Measurements: Basic Concepts, Theory and Applications. -Springer, 2009. -316 p.
  • A Two-stage Model of Fracture of Rocks/V. Kuksenko, N. Tomilin, E. Damaskinskaya, O. Lockner//PAGEOPH. -1996. -Vol. 146. -No. 2. -P. 253-263. DOI: DOI: 10.1007/BF00876492
  • Куксенко В.С. Диагностика и прогнозирование разрушения крупномасштабных объектов//ФТТ. -2005. -Т. 47, № 5. -С. 788-792.
  • Плехов О.А., Пантелеев И.А. Оптимизация предсказания времени разрушения твердых тел на основе представления об иерархической природе деформации и анализа истории нагружения//Физ. мех. -2008. -Т. 11, № 6. -C. 53-59.
  • Пантелеев И.А, Плехов О.А., Наймарк О.Б. Нелинейная динамика структур обострения в ансамблях дефектов как механизм формирования очагов землетрясения//Физика Земли. -2012. -№ 6. -С. 43-55.
  • Пантелеев И.А., Плехов О.А., Наймарк О.Б. Модель геосреды с дефектами: коллективные эффекты развития несплошностей при формировании потенциальных очагов землетрясений//Геодинамика & Тектонофизика. -2013. -Т. 4, № 1. -С. 37-51. DOI: DOI: 10.5800/GT2013410090
  • Autowave model of localized plastic flow of solids/L.B. Zuev, V.I. Danilov, S.A. Barannikova, V.V. Gorbatenko//Physics of Wave Phenomena. -2009. -Vol. 17. -No. 1. -P. 66-75. DOI: DOI: 10.3103/S1541308X09010117
  • Наймарк О.Б. О деформационных свойствах и кинетике разрушения твердых тел с микротрещинами. О термодинамике деформирования и разрушения твердых тел с микротрещинами. -Свердловск, 1982. -С. 3-34.
  • Structural-scaling transitions and thermodynamic and kinetic effects in submicro-(nano-)crystalline bulk materials/O.B. Naimark, Yu.V. Bayandin, V.A. Leontiev, I.A. Panteleev, O.A. Plekhov//Physical Mesomechanics. -2009. -Vol. 12. -No. 5-6. -P. 239-248.
Еще
Статья научная