图裂纹轨迹的计盒维数拟合曲线结论以预制裂纹角度为单变量，研究预制裂纹角度变化对裂纹起裂扩展和止裂等动态力学行为的影响，揭示了冲击荷载下巷道围岩不同角度径向裂纹的破坏机制，为巷道维护和灾害预测提供定的理论指导。实验结论总结归纳为以下点预制裂纹角度不等于消耗至不能维持裂纹持续高速扩展，裂纹的型动态应力强度因子迅速下降，时，裂纹止裂。型动态应力强度因子的最大值与具有定关系随着的减小，型动态应力强度因子的最大值越来越大。的最大为的最小为，其规律与裂纹扩展最大速度与预制裂纹角度关系相致。图和曲线图为裂纹起裂前的型动态应力强度因子随时间的变化曲线，图结合图起分析可以看出，在裂纹起裂前型动态应力强度因子和型动态应力强度因子均是处于不断波动之中的，但型动态应力强度因子比型动态应力强度因子大，说明在裂纹起裂阶段，裂纹以型受力为主。随后，裂纹开始扩展，型动态应力强度因子迅速减小，型动态应力强度因子则持续波动增大到峰值然后减小，直到试件断裂，说明在裂纹扩展阶段，裂纹尖端以型受力为主。从裂裂纹缺陷的动态力学行为，采用包括数值计算法，应变片法光弹法焦散线法等多种方法测量裂纹尖端的动态应力强度因子。其中，焦散线方法设备简单，测量精度较高，采集数据方便，在解决裂纹尖端应力奇异问题上具有定优势。有关含倾斜裂纹三点弯动态断裂实验的思考应用力学论文。反映的是能量释放的过程，也是裂纹扩展时长。可以发现，裂纹扩展时长在两侧表现出不同的规律。当时，裂纹扩展时长随着角度的增大而增大当时，裂纹扩展时长随着角度的增大而减小。由于实验过程中落锤的高度重量均保持致，我们近似认为落锤冲击作的功是相同的，所以时能量释放的比较平缓，而角度过小或过大能量释放都十分迅速。表断裂过程时间表导出到裂纹扩展速度变化规律枚试件的裂纹扩展速度时间曲线如图所示有关含倾斜裂纹三点弯动态断裂实验的思考应用力学论文公司生产的高速摄影机，记录试验信息，设臵拍摄频率为，每隔记录下张焦散线图片。选用型绿光激光光源，试验时，操作员控制高速摄影机并发出释放落锤指令，同时按下录像按钮。操作员接到指令后瞬间释放落锤，试件断裂后操作员按下录像结束按钮，以此实现高速摄影机动态焦散线图像的全过程记录。试验中落锤的加载头位于有机玻璃板上表面的几何中心，落锤的质量为，冲击高度，加载速度，每次试验均把落锤举至相同高度，保证每次加载的速度冲击能量和初始应力波相同。摘要为研究冲击荷载下巷道围岩不同角度径向裂纹的破坏机制，采用落锤冲击加载平台和数字激光动态焦散线实验系统，以有机玻璃为试验材料，设计冲击荷载下半圆孔上不同角度裂纹的点弯动态断裂试验，记录预制裂纹的角度的改变对裂纹动态力学展的切线方向对称，呈明显的纯型焦散斑。不同角度的试件起裂前焦散斑逐渐增大，大到定值时才开始起裂，这是因为裂纹的起裂需要积蓄定的能量。在裂纹起裂和扩展的全过程中，焦散斑直径是波动变化的，这是应力波在试件边界与裂纹尖端反复震荡的结果。在整个裂纹扩展的过程中，焦散斑直径先震荡增大，随后震荡减小，最终消失于于加载头附近，裂纹扩展全过程结束。焦散斑的大小反映了裂纹尖端的应力集中程度。有关含倾斜裂纹三点弯动态断裂实验的思考应用力学论文。试验过程试件在巷道掘进过程中，巷道两帮及顶底板存着大量的径向裂纹，在原始地应力爆破开挖或者冲击地压的扰动下，这些裂隙发育扩展直到围岩脱落破坏。已有研究结果表明，裂纹的动态力学行为受到裂纹角度巷道形状荷载类型加载率等诸多因素的影响因此在设计试件时，考虑巷道本身对裂纹扩展行为的影下张焦散线图片。选用型绿光激光光源，试验时，操作员控制高速摄影机并发出释放落锤指令，同时按下录像按钮。操作员接到指令后瞬间释放落锤，试件断裂后操作员按下录像结束按钮，以此实现高速摄影机动态焦散线图像的全过程记录。试验中落锤的加载头位于有机玻璃板上表面的几何中心，落锤的质量为，冲击高度，加载速度，每次试验均把落锤举至相同高度，保证每次加载的速度冲击能量和初始应力波相同。试验过程试件在巷道掘进过程中，巷道两帮及顶底板存着大量的径向裂纹，在原始地应力爆破开挖或者冲击地压的扰动下，这些裂隙发育扩展直到围岩脱落破坏。已有研究结果表明，裂纹的动态力学行为受到裂纹角度巷道形状荷载类型加载率等诸多因素的影响因此在设计试件时，考虑巷道本身对裂纹扩展行为的影响，设计半圆孔和不同角度裂纹组合模式的试件，摘要为研究冲击荷载下巷道围岩不同角度径向裂纹的破坏机制，采用落锤冲击加载平台和数字激光动态焦散线实验系统，以有机玻璃为试验材料，设计冲击荷载下半圆孔上不同角度裂纹的点弯动态断裂试验，记录预制裂纹的角度的改变对裂纹动态力学行为的影响，通过分析动态应力强度因子和裂纹扩展轨迹的分形维数对实验现象进行归纳总结。研究发现预制裂纹角度对裂纹尖端应变能的积累和释放的快慢有较大影响，随着角度的增大，起裂时间变短，起裂更容易，裂纹尖端应变能积累的更快裂纹尖端应变能释放的快慢在两侧表现出不同的规律不同角度裂纹的型动态应力强度因子随时间的变化规律具有相似性，但最大值却具有差异性不同角度裂纹的扩展轨迹满足定的分形规律。关键词冲击荷载分形维数动态应力强度因子动态焦散线缺陷裂纹扩展速度地下工程振动与冲击，李元鑫，朱哲明，范君黎主应力方向对围岩稳定性的影响岩土工程学报，李清，杨仁树，李均雷，等爆炸荷载作用下动态裂纹扩展试验研究岩石力学与工程学报，杨立云，许鹏，高祥涛，等数字激光高速摄影系统及其在爆炸光测力学实验中的应用科技导报，苏先基，刘承焦散线实验方法综述实验力学，姚学锋，熊春阳，方竞含偏臵裂纹点弯曲梁的动态断裂行为研究力学学报，杨仁树，桂来保焦散线方法及其应用徐州中国矿业大学出版社，杨仁树，杨立云，岳中文，等爆炸载荷下缺陷介质裂纹扩展的动焦散试验煤炭学报，杨仁树，丁晨曦，杨立云，等含缺陷结构的冲击断裂试验研究振动与冲击，杨仁树，陈程，赵勇，等空孔裂纹偏臵方式对冲击断裂动态行为的影响振动与冲击，李清，曹怀建，杨鸣泽，等含偏臵裂纹材料断裂韧性的焦散线实验测试矿业科。关于分形维数的计算方法有相似维数，维数，信息维数和计盒维数等。其中，计盒维数计算简单，能够直观反映裂纹在研究区域的占有程度，因此在岩石力学分形研究中得到了广泛的应用。将分形体用边长为的盒子均匀覆盖，记为所有与分形体相交的盒子个数，令盒子边长，得到计盒维数。图为组试件的裂纹轨迹进行值化处理以后的图像，图像尺寸为像素，将处理好的值化图像导入计盒维数计算程序中。为组试件裂纹轨迹的计盒维数拟合直线方程，衡量拟合优度的均大于，说明拟合效果较好。的组试件的裂纹轨迹的分形维数分别为和。时，裂纹轨迹的分形维数最大，裂纹轨迹复杂程度最大，裂纹扩展轨迹最不规则。随着预制裂纹角度的增大，裂纹扩展轨迹的分形维数逐渐减小，裂纹轨迹复杂展的峰值速度稳定在左右。图试件裂纹扩展速度时间曲线裂纹尖端动态应力强度因子变化规律不同角度的裂纹型动态应力强度因子随时间的变化规律具有相似性，如图，整体上呈现先波动上升至峰值，再波动下降的趋势。以的型动态应力强度因子随时间的变化规律为例，在裂纹起裂前，裂纹的型动态应力强度因子随时间波动增加，时，型动态应力强度因子达到，裂纹开始起裂，型动态应力强度因子不断增大，时，裂纹的型动态应力强度因子达到峰值，经过约短暂稳定扩展后，能量被消耗至不能维持裂纹持续高速扩展，裂纹的型动态应力强度因子迅速下降，时，裂纹止裂。型动态应力强度因子的最大值与具有定关系随着的减小，型动态应力强度因子的最大值越来越大。的最大为的最小为动态起裂韧度的影响振动与冲击，谢和平分形岩石力学导论北京科学出版社，郑昌达，杨立云，丁晨曦，陈程，肖成龙，赵勇含倾斜裂纹点弯动态断裂试验研究振动与冲击，基金国家自然科学基金重点项目国家自然科学基金面上项目校级科研重点项目。并使用程序计算裂纹轨迹的分形维数，运用分形理论对预制裂纹的角度的影响加以分析，旨在揭示冲击载荷作用下巷道围岩周边不同角度径向裂纹的破坏机制。试验原理焦散线的形成原理示意图如图所示，试件在外力作用下，内部产生了拉压应力，试件厚度和折射率也随之发生变化，使得原本平行透射的光束发生了偏移，有些区域的光线增强，有些区域的光线减弱，在距离试件处的平面上，就能观察到个周围有圈亮线的暗斑，这个暗斑为焦散斑，亮线为焦散线。有关含倾斜裂纹三点弯动态断裂实验的思考有关含倾斜裂纹三点弯动态断裂实验的思考应用力学论文学报，杨立云，张勇进，孙金超，等偏臵裂纹对含双裂纹试件动态断裂影响效应研究矿业科学学报，岳中文，杨仁树，孙中辉，等含倾斜边裂纹岩石冲击断裂模拟试验煤炭学报，李清爆炸致裂的岩石动态力学行为与断裂控制试验研究北京中国矿业大学，周磊，朱哲明，董玉清，等巷道内径向裂纹在冲击载荷作用下的起裂与扩展研究采矿与安全工程学报，郭东明，刘康，杨仁树，等爆破对邻近巷道背爆侧倾斜裂纹影响实验研究采矿与安全工程学报，周磊，朱哲明，董玉清，等动态加载率对巷道内裂纹扩展速度及动态起裂韧度的影响振动与冲击，谢和平分形岩石力学导论北京科学出版社，郑昌达，杨立云，丁晨曦，陈程，肖成龙，赵勇含倾斜裂纹点弯动态断裂试验研究振动与冲击，基金国家自然科学基金重点项目国家自然科学基金面上项目校级科研重点项目累和释放的快慢。随着角度的增大，起裂时间变短，起裂更容易，裂纹尖端弹性应变能积累的更快。裂纹尖端弹性应变能释放的快慢在两侧表现出不同的规律时能量释放的比较平缓，而角度过小或过大能