BGRIMM技术集团:循环载荷对泥质粉砂岩不同特征应力区间强度和疲劳性能的影响
论论资讯 ｜ 2024-04-29 ｜
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Engineering Fracture Mechanics
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Cyclic loading effects on the strength and fatigue properties of argillaceous siltstone across various characteristic stress intervals
Wang H.; Fall M.; Miao S.; Yu S.; Shang X.
Published：2024-05-13
DOI：10.1016/j.engfracmech.2024.110059
研究背景
社会性话题引出问题
在当今社会，建筑工程中常常使用粘土质泥岩作为建筑材料。然而，我们面临一个重要问题：在不同应力范围下，粘土质泥岩的强度和疲劳特性会受到怎样的影响呢？
研究内容
解决问题的方法和结论
一项最新研究发现，通过对粘土质泥岩进行不同上限载荷的循环至单调载荷和疲劳破坏测试，可以深入了解其强度和疲劳特性。研究表明，在裂纹启动应力和损伤应力之间的上限载荷范围内，粘土质泥岩的抗变形能力和峰值强度在循环载荷后显著提高。当循环载荷超过造成损伤的应力时，岩石疲劳破坏发生，而单轴压缩曲线上控制点处的应变可作为识别岩石疲劳破坏的基准。粘土质泥岩的疲劳强度约为单轴压缩强度的80-89%。研究还发现，疲劳寿命的对数与上限载荷呈负线性相关。此外，变形特性和弹性模量也证实了粘土质泥岩在不同上限载荷下的强化和减弱现象。通过对粘土质石英砂岩的宏观力学行为和微观断裂特征的研究，揭示了粘土质泥岩在一系列上限载荷下的强化和减弱机制。
研究意义
创新点和
这项研究的创新之处在于揭示了粘土质泥岩在不同上限载荷下的强度和疲劳特性变化规律，为建筑工程提供了重要参考。研究结果表明，增加裂缝尺寸的均匀性、降低碎裂程度以及增加有效承载表面有助于岩石强化，而裂缝发展倾向于局部化，增加断裂规模则导致岩石减弱。这一发现对于建筑工程中的岩石材料选择和设计具有重要意义。
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