端面不平行对岩石SHPB测试结果的影响分析.pdf

第 3 5卷第 2期 2 0 1 8年 6月 爆破 BLASTI NG Vo 1 ． 3 5 No． 2 J u n ． 2 0 1 8 d o i 1 0 ． 3 9 6 3 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 I一 4 8 7 X． 2 0 1 8 ． 0 2 ． 0 0 5 端面不平行对岩 石 S HP B测试 结果 的影 响分析 袁 f a ,b 马 芹 永 ， 马 冬冬 安徽理工大学 a ． 矿山地下工程教育部工程研究中心I b ． 土木建筑学院， 淮南 2 3 2 0 0 1 l 摘要 为探 讨岩石试件加 工端 面不平行 对岩石材料 动 力学特性 测试 结果的影 响 ， 采 用有 限元 分析软件 L S D Y N A对 l 3种端面不平行度的岩石试件开展 S H P B数值模拟 ， 并分析 了端面不平行 对加 载过 程应力均 匀 性的影响。结果表明 随端面不平行度 的增加 ， 岩石试件动态应力一 应变曲线逐渐向右和向下移动 ， 且峰前 加载段逐渐延长。当 1 ． 6 0 ％时， 动态应力一 应变曲线在加载初期 出现一个微小的加载一 卸栽过程。 且在升 时为 1 2 0 tx s的半 正弦入射 波加 载阶段 岩石试件达不到应力均 匀状 态。基 于数值模拟 结果 ， 建 立 了端 面不平 行度 与量 纲一化 的动态单轴抗压强度、 平均应 变率和峰值 应变的定量表达式。 关键词 岩石 ； S H P B ；瑞面不平行 ； 数值模 拟 ； 应 力均 匀性 中图分类号 0 3 4 7 ． 4 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 4 8 7 X 2 0 1 8 0 2 0 0 2 6 0 6 I n flu e n c e o f No n- p a r a l l e l En d f a c e i n Ro c k S HPB Te s t Y U A N P u 一， MA Q i n y o n g 。 M A D o n g d o n g a ． MO E R e s e a r c h C e n t e r o f M i n e U n d e r g r o u n d E n g i n e e r i n g ； b ． S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e r i n g a n d A r c h i t e c t u r e ， A n h u i U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ， H u a i n a n 2 3 2 0 0 1 ， C h i n a Abs t r a c tT o i n v e s t i g a t e t h e i n f l u e n c e o f n o n ． p a r a l l e l e n d f a c e o n t e s t r e s u l t s o f d y n a mi c me c h a n i c a l c h a r a c t e r i s t i c s， t h e nu me ric a l s i mul a t i o n o f r o c k S HPB wi t h 1 3 ki n ds o f e nd f a c e no n p a r a l l e l i s m we r e c a r r i e d o u t by fini t e e l e me n t a n a l y s i s s o f t wa r e LS DYNA，a n d t he e f f e c t o f n o n p a r a l l e l e n d s u r f a c e o n s t r es s u ni f o r mi t y d urin g l o a di n g p r o c e s s i n r o c k S HPB t e s t we r e a l s o a na l y z e d． The r e s u l t s s ho w t ha t wi t h t h e i n c r e a s e o f e n d f a c e n o n p a r a l l e l i s m y， d y na mi c s t r e s s s t r a i n c ur v es mo v e t o t he rig h t a nd d o wn g r a du a l l y wi t h t he e x t e ns i o n o f l o a d i n g s t a g e be f o r e p e a k s t r e s s ． Wh e n i s b i g g e r t h a n 1 ． 6 0 ％ ， a s ma l l l o a d i n g u n l o a d i n g p r o c e s s p r e s e n t s i n t h e i n i t i a l s t a g e o f d y n a mi c s t r e s s s t r a i n C u rve， a nd r o c k s p e c i me n c a n n o t a c hi e v e s t r e s s u ni f o r mi t y f o r h a l f - s i n e i nc i d e n t wa v e wi t h t he ris i ng t i me 1 2 0 Ixs ．Afte r di me ns i o n a l no r ma l i z a t i o n， q ua nt i t a t i v e e x p r e s s i o n s for d y n a mi c un i a x i a l c o mp r e s s i v e s t r e n g t h， a v e r a g e s t r a i n r a t e a n d p e a k s t r a i n a r e p r o p o s e d for r o c k S HP B t e s t u n d e r v a rio u s n o n p a r a l l e l e n d s u rfa c e c o n d i t i o n s ． Ke y wo r ds r o c k ；S HP B；n o n p a r a l M e n d f a c e ；n u me ri c a l s i mu l a t i o n；s t r e s s u n i f o rm i t y 作为一种有效的材料动力学特性测试方法⋯ ， 收稿 日期 2 0 1 80 l 一1 7 作者简介 袁璞 1 9 8 7一， 男 ， 安 徽省 宿州人 ， 安徽理 工大学 土木 建筑学院讲师 、 博士 ， 从 事岩石类 材料动力学特性 、 爆破振 动信号分析研究 ， E ． ma i l p u y 2 0 1 2 1 2 6 ． c o rf l 。 基金项 目 国家 自然科学基 金项 目 5 1 7 7 4 0 1 1 ， 深部岩 巷爆破震 动作 用机理与围岩动力响应特性研 究 ； 安徽省 高校 自然 科学 研究重点项 目 K J 2 0 1 7 A 0 9 7 ， 水- 动 力耦 合作 用下 高 地温 深部砂岩劣化宏细观损 伤机理研究 ； 安徽 省住房城 乡建 设 科学技术计划 项 目 2 0 1 7 Y F -0 8， 干 湿循 环作 用下煤 矿 深部砂岩动力学特性劣化试验研究 ； 安徽 理工大 学青年 教师科学研究基 金资助项 目 Q N 2 0 1 6 0 7 ， 高地 温干湿循环 作用下深部砂岩动力学特性研究 分离式 Ho p k i n s o n压杆 S H P B 技术被广泛应用 于 测试工程材料在中高应变率下的动力学特性 ， 如岩 石 ] 、 混凝土 ’ 、 冻土 、 胶结砂等 。如何提高 S HP B测试精度 、 获取精确 的材料动态应 力． 应变 曲 线是 目前 S H P B技术研究的热点和难点问题 。 国内外学者从弥散 效应 、 惯性效应 、 摩擦效应 、 试件与压杆接触特性及截面匹配效应等方面开展研 究工作 ， 取得 了一些有益 的研究成果 。波形整形技 术能有效减少传统 S H P B试验的弥散效应， 实现恒 第 3 5卷第 2期 袁璞， 马芹永， 马冬冬端面不平行对岩石 S HP B测试结果的影响分析 应变率加载 J ， 如纺锤形撞击杆 、 紫铜整形器等。 卢玉斌等基于数值模拟去除 了 S HP B试验 中由横 向 惯性效应和端面摩擦效应引起 的动态强度增量 ， 提 出了一 种 确定 岩 石类 材料 真 实应 变 率 效 应 的方 法 。张祖根等定量分 析了 S H P B试 验 中截面不 匹配引起 的压杆与试件表面接触变形对应变测量的 影响 。宋力等提 出了一种用 于 S H P B试验压杆 端面凹陷的修正方法 ， 能有效提高动态应变的计算 精度 。 此外 ， 国内外学者分析 了试验装置 的加工精度 和装配精度对 S H P B试验测试信号的影响。K a r i e m M A等探讨了由于弹性压杆加工精度和装配精度不 足产生的 6种典型偏差对 S H P B试验i 贝 0 试结果的影 响 ， 发现 S H P B试验测试信号 的失真 主要是 弹性压 杆端面不平行引起 的 。wu X Q等研究 了曲形 杆 、 撞击杆与人射杆 中性轴的偏移 、 撞击端 面倾斜 、 撞击端面压痕等 4种非理想试验条件对 S HP B试验 入射波的影响 ， 发现撞击端面的倾斜和压痕对入 射波的影响较大。 在 S H P B试验中， 岩石类脆性材料经历钻取 、 切 割以及 打 磨等 过 程 ， 最 终 加 工 成 尺 寸 为 5 0 2 5 m i l l 的短 圆柱体 。对于短 圆柱体 岩石试件 ， 岩石 试件高度的加工精度难 以控制和保证 ， 将产生端 面 不平行效应 。为探讨 岩石试件加工误差 引起 的 端面不平行效应对岩石材料动态力学特性测试结果 的影 响， 采用有限元分析软件 L S - D Y N A对端面不平 行在 0～ 2 ． 0 0 m m范围内的岩石试件 S H P B试验开 展数值模拟 ， 定量分析端面不平行度对 S H P B测试 信号 和岩石动态应力一 应变 曲线 的影响。 1 端面不平行 S HP B试验数值模型 1 ． 1 岩石试件高度加工误差的定量表述 采用端面不平行来定量表述岩石试件 的高度加 工误 差。根 据 煤 和 岩 石 物 理 力 学 性 质 测 定 方 法 G B ／ T 2 3 5 6 1 ． 7 _2 o 0 9 和 圆柱状岩芯试件 制备和尺寸与形状公差i 贝 0 定标准规程 副 A S T M D 4 5 4 3 - _ 0 8 ， 岩石 试件端面不平行检测方 法为 将 试件放置在水平检测 台上 ， 移动百分表测定试 件的 高度 ， 测得高度最大值 与最小值 的偏差 即为端面不 平行 6 。为便于分析 ， 引人无量纲端面不平行度 T ， 并将其定义为岩石试件端面不平行 6与其平均高度 h的比值 ’ № J ， 用百分数表示 ， 计算公式为 y 8 ／ h1 0 0 ％ 1 为简化计算 ， 假定试件端面不平行 6仅发生在 岩石试件一个端面 ， 另一端面与轴线垂直 ， 见 图 1 。 S H P B试验数值模拟时 ， 岩石试 件端面不平行一侧 与透射杆连接 ， 即图 1中右侧与透射杆相连。 一 ＼ 一 一＼ 图 1 端面不平行岩石试件 F i g ．1 Ro c k s p e c i me n w i t h n o n p a r a l l e l e n d f a c e 考虑到岩石试件的加工误差 ， 设计了 1 3种端 面 不平 行 度 ， 分 别 为 0 ％、 0 ． 2 ％ 、 0 ． 4 ％ 、 0 ． 8 ％ 、 1． 6％ 、 2． 4％ 、 3． 2％ 、 4． O ％ 、 4． 8％ 、 5． 6％ 、 6． 4％ 、 7 ． 2 ％和 8 ． 0 ％ ， 岩 石 试 件 端 面 不 平 行 在 0 2 ． 0 0 mm 范围内。 1 ． 2 加载波形的确定 研究表明， 半正 弦入射波可 明显减小 S H P B试 验中的波形震荡、 实现近似恒应变率加载 ， 是岩石类 材料 S H P B试验的理想加载波形 ’ J 。数值模拟采 用波幅为 2 6 0 MP a 、 持续时间为 2 4 0 I x s 的半正弦入 射波， 并将其直接施加在入射杆端。取同一径线两 端的两个实体单元数值模拟结果进行数据处理 ， 典 型入射波、 反射波和透射波见图 2 。 0 40 8 0 1 2 0 1 6 0 2 00 2 4 0 28 0 t l ls 图 2 S HP B数值模拟入射波、 反射波和透射波 Fi g．2 I nc i d e n t wa v e， r e fle c t e d wa v e a n d t r a n s mi t t e d w a v e i n S HP B s i mu l a t i o n 1 ． 3 S l 玎 B数值模型的建立及模型材料参数的确定 首先采用 A N S Y S建立钢质压杆与端面不平行 岩石试件的三维数值计算模型， 然后采用 L S D Y N A 进行计算。在三维数值计算模型 中， 西5 0 mm钢 质 压杆为等截 面直杆 ， 入 射杆长 2 0 0 0 m m， 透射杆长 1 2 0 0 a i m， 岩石试件 平均高 度为 2 5 mm。采用 S o l i d 1 6 4三维实体单元， 人射杆划分了6 0 0 0 0 个单元， 透射杆划分了 3 6 0 0 0个单元 。为提高计算精度 ， 岩 石试 件采用精细 网格 划分 ， 共划分 了 6 0 0 0 0个单 元 ， 见 图 3 。 钢质压杆采用各 向同性线弹性模 型， 密度 P 2 8 爆破 7 ． 8 5 g ／ C lT I ， 弹性 模 量 E 2 1 0 G P a ， 泊 松 比 0 ． 3 0 。 岩石试件采用 H o l mq u i s t J o h n s o n C o o k动态损 伤本构模型 ’ ， 密度 P 2 ． 4 7 g ／ c m ， 剪切模量 G1 1 ． 6 7 G P a ， 准静态单轴抗压强 度． 1 3 0 MP a ， 抗拉强度 T7 ． 0 7 MP a ， 特征化 粘结强度系数 A 0 ． 7 9 ， 特征化压力硬化系数 B1 ． 6 ， 压力硬化指数 N 0 ． 6 1 ， 应变率影响参数 C 0 ． 0 0 7 ， 特征化最大强 度 S 。 4 ． 0， 损伤常数 D 0 ． 0 4 5 ， 损伤常数 D 1 ． 0 ， 最小塑性应 变 ⋯ 0 ． 0 0 5 ， 参考 应变率 。 1 ． 01 0 S ～， 弹性极 限时 的静 水压 力 P ． 厂 - ／ 3 4 3 ． 3 3 M P a ， 弹性极 限时的体积 应变 0 ． 0 0 2 7 8 ， 压实时的静水压力 P 1 G P a ， 压实时的体积应变 I k 0 ． 1 ， 压力常数 K。 8 5 G P a ， 压力 常数 K 2 一 1 7 1 G P a ， 压力 常数 K 2 0 8 G P a ， 失效 类型 ． 0． 0 0 4 3 钢质压杆与岩石试件数值 汁算模 型 Fi g．3 Nu me r i c a l c a l c ul a t i o n mod e l o f s t e e l p r e s s u r e b a r a n d r o ck s pe c i me n 2 端面不平行对反射波和透射波的影响 图 4为 l 3种端面不平行岩石试件 S H P B试验 数值模拟得到的反射应力波信号 ， 图 5为 1 3种端面 不平行岩石试件 S H P B试验数值模拟得到的透射应 力波信号 。 对于端面不平行岩石试件 ， 由于端面不平行岩 石试件和钢质压杆 的接触界 面存在 间隙 ， 当应力波 传播到此处时 ， 首先发生反射 ， 随后岩石试件在应力 波作用下产生微小变形 ， 增大岩石试件不平行端面 与钢质压杆端面的接触面积 ， 使应力波传播到透射 杆 。已有研究表明， 接触面积的大小会 显著影响 应力波在接触界面 的反射和透射 ， 随接触面积的增 加 ， 应力波反射系数减小， 应力波透射系数增加_ 2 。 随端面不平行度的增加 ， 岩石试件端面与钢质透射 杆端部间隙逐渐增加 ， 岩石试件与钢质透射杆 的接 触面积逐渐减小。 图 4表明， 随端面不平行度增加 ， 反射应力波信 号幅值逐渐增大， 且当端面不行度较大时 ， 反射应力 波的波形越接近于半正弦入射应力波。图 5表明， 随端面不平行度增加 ， 透射应力波信号幅值逐渐减 弱 ， 且透射应力波的持续时间也逐渐缩短 ， 说明岩石 试件在较短的时间内就达到了破坏状态。 -0 ％ 0 ． 2 ％ 0 4 ％ 0 ． 8 ％ ▲1 6 ％ 2 4 ％ 3 2 ％ ◆4 ．0 ％ c 4 ％ 一 5 ． 6 ％ 6 ．4 ％ 7 ． 2 ％ 8 0 ％ 0 图4 端面不平行岩石试件S H P B数值模拟反射应力波曲线 Fi g ．4 Re fle c ．t e d s t r e s s wa v e t i me c u r v e s i n S HPB t e s t Hu m e r i c a l s i n ml a t i o n o f r o c k s p e c i me ns wi t h n o n- p a r a l l e l e nd f a c e 图 5 端面不平行岩石试件 S H P B数值模拟透射应力波曲线 Fi g ．5 Tr a ns mi t t e d s t r e s s wa v e t i me c u r v e s i n S HPB t e s t n ume r i c a l s i mu l a t i o n o f r o c k s pe c i me n s wi t h n o n- p a r a l l e l e n d-f a c e 3 端面不平行对岩石动力学特性测试 的影响 3 ． 1 端 面 不平行 岩石试 件 动态应 力一 应变 曲线 采用三波法对数值模拟结果进行处理 j ， 得到 l 3种端面不平行度岩石试 件的动态应力一 应变 曲线 见图 6 。 图 6表明 ， 随端面不平行度增加 ， 岩石试件的动 态应 力一 应 变曲线逐渐 向右和向下移动 ， 动态 应力一 应变曲线的裂隙压密段逐渐延长。 当端面不平行度 1 ． 6 0 ％ 时， 岩石试件动态 应力一 应变曲线在加载初期 出现一个微小的加载． 卸 载过程 。究其原因 ， 岩石试件在应力波作用下的微 小压缩变形不足以弥补其端面不平行 ， 致使端面不 平行岩石试件在岩石试件高度最高处产 生应力 集 中， 造成局部损伤破坏 。不同端面不平行度岩石试 第 3 5卷第2期 袁璞， 马芹永 ， 马冬冬端面不平行对岩石 S H P B测试结果的影响分析 2 9 件微小加载一 卸载过程的峰值应力 约为 5 ． 5 0 M P a ， 峰值应变约为 0 ． 0 0 1 5； 在加载过程 中应力一 应变曲线 基本重合 ， 而卸载过程应力一 应变曲线则随端面不平 行度的增加而逐渐下移。 对图 6中数据进行分析 ， 得到 1 3种端面不平行 度岩石试件的动态单轴抗压强度 平均应变率 和峰值应变 等数据 ， 见表 1 。 25 0 20 0 1 5 0 皇 、 b 1 0 0 5 0 O 0． 01 O． O 2 0 ． 03 0． 0 4 0． O5 O． 0 6 0 ． 07 8 图 6 端面不平行岩石试件的动态应力一 应变曲线 Fi g．6 Dy n a mi c s t r e s s s t r a i n c u r v e o f r o c k s pe c i me ns wi t h n o n - p a r a l l e l e n d f a c e 表 1 端面不平行岩石试件 S HP B数值模拟结果统计分析 Ta b l e 1 S t a t i c s o f S HP B n u me r i c a l s i m u l a ti o n r e s u l t s f 0 r r oc k s pe c i me ns wi t h non- pa r a l l e l e n d- f a c e 3 ． 2 端面不平行对岩石动力学特性的影响 图 7为岩石试件动态单轴抗压强度随端面不平 行度变化曲线 ， 图 8为岩石试件平均应变率随端面 不平行度变化曲线 ， 图 9为岩石试件峰值应变随端 面不平行度变化 曲线 。 图 7 、 图 8和图 9表明， 岩石试件的端面不平行 会造成 S H P B测试 的应变率 和应变结果较 高， 而应 力结果较低 。随端面不平行度增加 ， 岩石试件动态 单轴抗压强度呈 B o l t z ma n n函数 降低 ， 峰值应变 和 应变率呈负指数 函数增大 ； 且当端 面不平行度超过 5 ． 6 0 ％ ， 岩石试件的动态单轴抗压强度、 平均应变率 和峰值应变随端面不平行度 的增大逐渐趋于稳定 。 与端 面 平 行 岩 石 试 件 相 比， 端 面 不 平行 度 y 5 ． 6 0 ％的岩石 试 件 的动 态单 轴 抗 压 强度 降 低 了 8 7 ． 1 ％ ， 平均应变率增加 了 2 1 2 ． 3 ％， 峰值应变率增 加了 1 8 3 ． 1 ％ ， 可见岩石试 件加工端面不平行 对岩 石动力学特性的测试结果影 响较大 ， 使 S H P B测试 结果呈现出虚假的低强度 、 高应变率和大变形现象。 端面不平行度对岩石动力学特征参数影响的大小顺 序依次为应变率 、 峰值应变 、 动态单轴抗压强度。 图7 动态单轴抗压强度与端面不平行度关系 Fi g ．7 Re l a t i o n b e t we e n dy n a mi c u n i a x i a l c o mp r e s s i v e s t r e n g t h a n d e n d --f a c e n o n --p arall e l i s m 图 8 平均应变率与端面不平行度变化关系 Fi g．8 Re l a t i o n be t we e n a v e r a g e s t r a i n r a t e a n d e n d -f a c e n o n - -p a r all e l i s m 图 9 峰值应变与端面不平行度变化关系 F i g ．9 Re l a t i o n b e t w e e n p e a k s t r a i n a n d e n d - -f a c e n o n-pa r a l l e l i s m 通过将端面不平行岩石试件的数值模拟结果除 以端面平行岩石试件的数值模拟结果， 对动态单轴 爆破 2 0 1 8年 6月 抗压强度 、 平均应变率和峰值应变进行量纲一化处 理。采用 B o h z m a n n函数对量纲一化的动态单轴抗 压强度与端面不平行度进行拟合 ， 采用指数 函数对 量纲一化 的平均应变率和峰值应变与端面不平行度 进行拟合 ， 得到拟合公式为 L0 ．0 63 ， R 0． 9 97 0 d ， o 1 e 1 1 8 2 ， 3 ． 5 9 2． 6 3 e- 3一 ．76 ，R。 0 ．9 9 5 3 8 0 ， 4 ． 4 33 ． 4 3 e 一 ， R 0 ． 9 6 3 4 S Ⅱ ， 0 3 ． 3拟合公式的 S HP B试验验证 为验证上述拟合公式的适用性 ， 制备了端面不 平行度 为 0 ％ 和 0 ． 8 0 ％ 的煤矿砂 岩试 件 ， 并采 用 5 0 m m钢质 S HP B试验装置开展单轴 冲击压缩试 验 ， 得到砂岩试件的动态应力- 应变曲线见图 1 O 。 图 1 O端 面不平行度为 0 ％和 0 ． 8 0 ％时 砂岩动态应力一 应变 曲线 Fi g ． 1 0 Dy n a mi c s t r e s s s t r a i n c u r v e o f s a n ds t o n e s pe c i me ns wi t h e n d f a c e n o n p a r a l l e l i s m o f 0 ％a n d 0 ． 8 0 ％ 由图 1 0可知 ， 端面不平行度为 0 ％时的动态单 轴 抗 压 强 度 、 平 均 应 变 率 和 峰 值 应 变 分 别 为 2 2 7 ． 0 1 MP a 、 2 5 9 S ～、 0 ． 0 0 5 6 ； 端 面 不 平 行 度 为 0 ． 8 0 ％时的动态单轴抗压强度 、 平均应变率和峰值 应变分别为 2 0 6 ． 6 7 MP a 、 3 6 8 S ～、 0 ． 0 0 7 2 。 由拟合 式 2 、 式 3 、 式 4 和端面不平行度 为 0 ． 8 0 ％ 的 S HP B试验结果 ， 计算得出端面不平行度为 0 ％时的 动态单轴抗压强度 、 平均应 变率 和峰值应变分别 为 2 2 5 ． 6 5 MP a 、 2 5 1 S ～、 0 ． 0 0 5 6 。验证 了拟合 公式 的 适用 性 。 4 端面不平行对加载过程应力均匀性 的影 响 采用应力均匀度 t 定量分析 S H P B试验加 载过程中的应力均匀性 ， 应力均匀度 O t t 为岩石试 件两端面的应力差与两端面的平均应力之比的绝对 值 - 2 7 _ ， 计算公式如下 f 二 l 5 一 l [ or ， t R t t ] ／ 2 f 式 中， o r ， t 、 o r t 和 t 分别 为人射应力 波 、 反射应力波和透射应力波。 图 1 1 为端面不平行度 ≤ 4 ． O ％时岩石试件的 应力均匀度 ￡ 时程曲线 。 2． 0 1 ． 6 1 ． 2 O． 8 0． 4 0 20 40 60 8 0 1 O 0 1 2 O t ／ Ix s 图 1 1 ≤4 ． 0 ％时的应力均匀度时程 曲线 F i g ．1 1 S t r e s s u n i f o r mi t y h i s t o r i e s i n c a s e o f 1 ， 44 ． O ％ 图 1 1 表明 ， 随端面不平行度增加 ， 岩石试件 的 应力均匀度时程 曲线逐渐增大。当 O ／ t ≤5 ％时 ， 可认为岩石试件在 S H P B试验加载过程中达到了应 力均匀状态 ， 并定义达到 t ≤5 ％所需 的最短时 间为岩石试件的应力平衡 时间 t 当端面不平行度 1 ． 6 0 ％时， 岩石试 件应力均匀度 O t f 在升 时为 1 2 0 s 的加载阶段均超过 了5 ％， 因而岩石试件在半 正弦入射波加载阶段达不到应力均匀状态 ， 即端面不 平行度 1 ． 6 o ％时应力均匀性假定将不再满足。 当端面不平行度 分别为 O ％、 0 ． 2 0 ％ 、 0 ． 4 0 ％ 、 0 ． 8 0 ％和 1 ． 6 0 ％时， 岩石试件 的应力平衡时间分别 为 4 6 ． 1 Ix s 、 5 9 ． 0 Ix s 、 6 3 ． 5 s 、 6 9 ． 4 s和 9 1 ． 7 s ， 可见岩石试件 的应力平衡时间随端面不平行度的增 加而延长。 5 结论 1 随端面不平行度增加 ， 岩石试件 的动态应 力． 应变曲线逐 渐向右和 向下移动 ， 动态 应力一 应变 曲线 的裂隙压密段逐渐延长 ， 岩石试件的动态单轴 抗压强度呈 B o h z m a n n函数降低 ， 峰值 应变和应变 率呈负指数函数增大。 2 当端面不平行度 ≤1 ． 6 0 ％时 ， 岩石试件应 力平衡时间随端面不平行度的增加而延长 ； 当端面 不平行度 y1 ． 6 0 ％时 ， 在升时为 1 2 0 s 半正弦入 射波加载阶段岩石试件达不到应力均匀状态 ， 且其 动态应力． 应变曲线在加载初期 出现一个微小 的加 载- 卸载过程 。 第 3 5卷第 2期 袁璞， 马芹永 ， 马冬冬端面不平行对岩石 S H P B测试结果的影响分析 3 基于数值模拟 结果 ， 建立 了端 面不平行度 与量纲一化 的动态单轴抗压强度 、 平均应变率和峰 值应变的定量表达式。借助定量表达式， 根据被测 试件的端面不平行度和 S H P B测试结果可预估岩石 试件的真实动态力学特性参数 。 [ 1 ] [ 1 ] [ 2 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 7 ] 参考文献 R e f e r e n c e s 胡时胜， 王礼立， 宋力 ， 等． H o p k i n s o n压杆技术在中 国的发展 回顾 [ J ] ． 爆炸与 冲击 ， 2 0 1 4 ， 3 4 6 6 4 1 6 57． HU S h i s h e n g， W ANG L i - 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