巴西劈裂实验实验方案

岩石的巴西劈裂试验检索综述一、前言岩石的力学性质是研究岩石工程问题的基础。

而岩石的劈裂强度是其中一个重要参数，它是指岩石在垂直于其最小应力方向上发生劈裂时所承受的最大应力。

为了确定岩石的劈裂强度，科学家们开展了大量的实验研究，其中巴西劈裂试验是其中一种重要的试验方法。

二、巴西劈裂试验简介巴西劈裂试验（Brazilian test）是一种常用的测定岩石抗拉强度和抗压强度的方法之一，也可以用来测定岩石的劈裂强度。

该试验方法最早由巴西学者F.P. Brazil于1945年提出，因此得名。

该试验方法主要通过在样品中间施加垂直于其轴向方向上的负荷来产生剪切应力，使样品沿着其中心处垂直于轴向方向发生断裂。

通常情况下，采用圆柱形样品进行测试。

在实际测试中，需要先将样品进行预处理（如打圆角、打平面等），然后将其放置在两个支座之间，施加负荷，直到样品发生断裂。

根据样品的尺寸和断裂负荷大小，可以计算出其劈裂强度。

三、巴西劈裂试验的应用巴西劈裂试验常用于测定岩石的劈裂强度、抗拉强度和抗压强度等力学性质。

在岩石工程领域中，这些力学性质是评价岩石稳定性和可靠性的重要指标。

1. 测定岩石的劈裂强度通过巴西劈裂试验可以测定岩石在垂直于其最小应力方向上发生劈裂时所承受的最大应力。

这对于评估岩石在开采过程中可能发生的断层和滑坡等问题具有重要意义。

2. 测定岩石的抗拉强度巴西劈裂试验也可以用来测定岩石的抗拉强度。

当施加负荷时，样品会沿着其中心处垂直于轴向方向发生断裂，此时可以计算出其抗拉强度。

3. 测定岩石的抗压强度与测定岩石的抗拉强度类似，巴西劈裂试验也可以用来测定岩石的抗压强度。

当施加负荷时，样品会在轴向方向上发生压缩变形，此时可以计算出其抗压强度。

四、巴西劈裂试验的优缺点巴西劈裂试验具有以下优点：1. 简单易行：相对于其他试验方法而言，巴西劈裂试验操作简单，能够快速测定岩石的劈裂强度等力学性质。

2. 适用范围广：巴西劈裂试验不仅适用于各种类型的岩石样品，而且还可以应用于其他材料的测试。

巴西劈裂法实验总结巴西劈裂法实验是一种常用的材料力学实验方法，用于测定材料的断裂韧性。

本文将对巴西劈裂法实验进行总结，包括实验原理、实验步骤、实验结果分析等内容。

一、实验原理巴西劈裂法实验是一种静态力学实验方法，主要用于测定岩石、混凝土等材料的断裂强度和断裂韧性。

实验原理基于材料在拉伸过程中的断裂特性，通过施加一个压力垂直于材料的力，使材料产生横向拉伸破坏，从而测定材料的断裂强度和断裂韧性。

二、实验步骤1. 准备实验材料：选择合适的岩石或混凝土样品，并将其切割成规定尺寸的圆盘状。

2. 安装试样：将试样放置在实验机的夹具上，并保证试样的对称性和垂直性。

3. 施加压力：在试样的两个平行表面上施加垂直于试样轴线的压力，逐渐增加压力直到试样发生破坏。

4. 记录实验数据：记录在破坏前后施加的压力值，并测量试样的断裂面积。

5. 分析实验结果：根据实验数据计算出试样的断裂强度和断裂韧性。

三、实验结果分析巴西劈裂法实验得到的实验结果主要包括断裂强度和断裂韧性两个指标。

1. 断裂强度：断裂强度是指试样在破坏前所能承受的最大压力值。

通过实验数据的分析计算得到断裂强度，可以用于评估材料的抗压能力。

2. 断裂韧性：断裂韧性是指试样在破坏过程中所吸收的总能量。

通过实验数据的分析计算得到断裂韧性，可以用于评估材料的耐久性和抗冲击能力。

实验结果分析可以通过多次实验取平均值，以提高结果的准确性和可靠性。

同时，还可以对不同材料进行比较，评估其断裂特性的差异。

巴西劈裂法实验的优点是实验过程简单、操作方便，能够对材料的断裂特性进行较准确的评估。

但也存在一定的局限性，例如实验结果受到试样几何形状的影响，需要进行合理的试样设计和选择。

总结：巴西劈裂法实验是一种常用的材料力学实验方法，通过施加垂直于材料轴线的压力，测定材料的断裂强度和断裂韧性。

实验结果可用于评估材料的抗压能力、耐久性和抗冲击能力。

实验过程简单、操作方便，但需要注意试样几何形状对实验结果的影响。

力学学报Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics第52卷第3期2020年5月Vol. 52, No. 3May, 2020生物、工程及交叉力学不同加载边界下混凝土巴西劈裂过程及强度的DIC 实验分析"徐纪鹏*董新龙*2)付应乾十俞鑫炉十周风华**(宁波大学冲击与安全工程教育部重点实验室，浙江宁波315211)1■(北京理工大学机电学院，北京100081)摘要平板、垫条、圆弧压模及平台试样等不同加载方式下，脆性材料巴西劈裂实验结果的差异一直是人们所讨论的问题•本文设计了混凝土平板直接加载与采用垫条加载实验，采用理论、高速相机与数字图像相关法(digital image correlation, DIC)相结合的方法，对试样表面应变场演化、起裂位置及裂纹扩展过程进行分析，探讨了不同的加载边界对试样应变集中演化及劈裂拉伸强度结果的影响.结果显示：(1)混凝土拉伸非线性特性导致的应变集中演化对不同加载条件非常敏感，平板加载时应变集中较早在加载端起始并向中心演化，即使满足巴西实验“中心起裂"条件，其强度仍低于垫条加载情况，两者差别达17.9%; (2)如果软垫条加载接触角合理设计,与平板 直接加载相比，其应力场更稳定，有利于保证圆盘试样的应变集中及断裂均从中心起始，更好满足巴西劈裂实验条件;(3)仅校验巴西实验“中心起裂”有效性条件是不充分的,设计时必须谨慎考虑.研究结果对脆性材料巴西劈裂实验设计、测试分析具有重要参考意义.关键词 巴西劈裂，加载边界,混凝土，数值图像相关方法中图分类号:0346.1 + 1文献标识码：A doi: 10.6052/04眇 1879-19-303EXPERIMENTAL ANALYSIS OF PROCESS AND TENSILE STRENGTH FOR CONCRETE BRAZILIAN SPLITTING TEST WITH DIFFERENT LOADINGBOUNDARIES BY DIC METHOD !)Xu Jipeng* Dong Xinlong*,2) Fu Yingqian f Yu Xinlu + Zhou Fenghua**(MOE Key Laboratory of Impact and Safety Engineering, Ningbo University, Ningbo 315211. Zhejiang, China)f (School of M echatronical Engineering. Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China)Abstract Brazilian splitting test was widely used in the evaluation of tensile strength of brittle materials, but the resultsof strength are difference with different loading boundaries, such as flat plates, bearing strips, arc die, and flattened Brazilian disc,which has always been a research focus. In this paper, the splitting test was designed under different2019-11-02 收稿,2020-02-17 录甩 2020-02-18 网络版发表.1) 国家自然科学基金资助项目(11390361).2) 董新龙，教授，主要研究方向：爆炸力学和冲击动力学.E-mail: *******************.cn .引用格式：徐纪鹏，董新龙，付应乾，俞鑫炉，周风华.不同加载边界下混凝土巴西劈裂过程及强度的DIC 实验分析.力学学报,2020. 52(3):864-876Xu Jipeng, Dong Xinlong, Fu Yingqian, Yu Xinlu. Zhou Fenghua. Experimental analysis of process and tensile strength for concreteBrazilian splitting test with different loading boundaries by DIC method . Chinese Journal of T heoretical and Applied Mechanics, 2020,52⑶：864-876第3期徐纪鹏等：不同加载边界下混凝土巴西劈裂过程及强度的DIC实验分析865loading boundaries of direct flat plates and bearing strips,and analyzed theoretically,carried out experimentally as well. By the high-speed camera and digital image correlation(DIC)method,the process of the evolution of strain field,crack initiation and propagation on the surface of the specimen were studied in the splitting test.The influence of different loading boundaries on the tensile strength and the strain concentration evolution were further discussed.The results show that:(1)The evolution characteristics of strain concentration caused by the nonlinear tensile properties of concrete are sensitive to loading conditions,which lead to strain concentration earlier from the loading ends and evolves to the center of the specimen when loaded by flat plates.In this case,even the experimental condition of"center cracking"is satisfied, its strength still lower than that of bearing strips,the difference can reach17.9%;(2)As long as the contact angles of bearing strips loading is designed properly,the stress field of the specimen can develop stably than that of direct flat plate loading,which is conductive to ensure strain concentration as well as fracture starting from the center.It is better to meet the requirements of the Brazilian splitting test;(3)It is not sufficient to only verify the validity condition of ^center cracking",which must be carefully considered in the test design and analysis.The research results have important reference significance for the design and test analysis of the Brazilian splitting experiment of brittle materials.Key words Brazilian splitting test,loading boundaries,concrete,digital image correlation引言混凝土、岩石及陶瓷等脆性材料存在严重的拉压不对称性，其拉伸强度一般远小于压缩强度.大多情况下这类材料和结构的破坏是由拉伸断裂引起的,如弯曲破坏、压缩碎裂、应力波在界面反射引起的层裂等，因此，脆性材料的拉伸强度是人们关注的重要参数l'-3'.目前，关于脆性或准脆性材料的拉伸强度测定主要有直接拉伸法⑷和间接拉伸法QU.其中,巴西圆盘劈裂实验具有加载简单方便、可利用Hop-kinson压杆加载用于动态拉伸强度测试等优点，是目前使用最广泛的间接拉伸实验方法，已被国际岩石力学学会(ISRM),美国材料和试验协会(ASTM)、英国的BS标准和国际ISO标准作为岩石抗拉强度测试的推荐方法〔7-叫日本则更将其定为混凝土拉伸强度的测试方法叫因应用广泛，巴西圆盘劈裂实验自提出以来，对该方法的验证、改进以及扩展研究就没有停止，一直是研究的热点1心2儿巴西劈裂实验分析中.抗拉强度的计算是基于弹性力学平面问题解析解.由于巴西劈裂不是通常意义上的一维拉伸实验，巴西圆盘实验中试件各点处于复杂应力状态，拉伸强度值的确定还与破坏准则的选择有关，因此规定巴西劈裂实验数据有效性必须满足：断裂是在载荷最大点处从圆盘试件的中心处起始，沿着加载方向瞬态扩展到上、下加载两端1479］,这样按Griffith脆性破坏准则［22］,试样中心点应力状态满足的起裂条件才与一维应力拉伸实验得到的强度一致.因此，试样几何特征、尺寸(如径厚比等)对实验结果可靠性、敏感性影响等一直是研究热点之一"423】.另一方面，在巴西圆盘劈裂实验中,集中力载荷易导致试样加载处附近应力集中而发生压溃破坏，不再满足中心起裂假设ad］.为减小巴西劈裂实验中线载荷所引起的应力集中，许多研究者采用弧形加载险271、垫条加载17.28-30］及釆用平台巴西试样UM2J9］等以改变加载接触面.这些方法可改善应力集中引起的破坏,但应力状态也发生了变化.为此，国内外研究者开展大量工作，包括不同载荷作用下试样应力场弹性解的表征，分析不同加载边界下试样中心起裂条件及其对拉伸强度测试的影响等,但结果仍存在较大差异Z25一26,31］这些研究中，较多的是采用理论及数值分析方法探讨，比较实验数据资料尚显不足【⑷.为此，本文对平板加载及垫条加载下混凝土巴西劈裂实验开展比较分析，采用高速相机与试验机同步器同步釆集加载力、试样表面变形及裂纹起始、断裂过程，结合DIC技术分析试样表面应变场演化,探讨了不同加载边界下混凝土特性、应力状态、破坏的起始演化等对拉伸强度的影响.研究对于巴西劈裂实验应用及混凝土劈裂强度理解具有重要意义.1实验方案及试样1.1实验设计与测试在混凝土、岩石及陶瓷等巴西劈裂实验中国内866力学学报2020年第52卷外学术和工程界常采用方法有平板直接加载、弧形压模加载、垫条加载及平台圆盘试样等，但载荷接触条件对实验结果有很大影响1321.尽管不同的技术规范和文献对实施巴西实验的条件还没有达成完全一致的共识，但文献中对实验取得理想结果提出了许多有益的建议.对于不同的加载方式,ASTM凶阐述垫条加载与弧形压模加载具有相近的理论解和实验结果，认为其劈裂强度与平板直接加载接近.对近期发展的平台试样也认为与垫条加载结果相近⑶一般认为:在保证中心起裂的情况下，接触角越小越好.为此，本文设计巴西圆盘直接加载及垫条加载劈裂实验开展比较分析，如图1所示.其中，垫条采用宽度为6mm的软木条.对于巴西圆盘劈裂实验，通常测试其载荷峰值并采用圆盘在不同加载边界下的弹性理论解直接给出材料的拉伸强度.ppP P(a)平板加载(a)Loading by using flat platesP(b)垫条加载(b)Loading by using bearing strips图1平板加载与垫条加载示意图Fig.1Schematic diagram of loading by flat plates and bearing strips 实验在MTS-18O-5T液压伺服材料试验机上完成，加载采用位移控制为使两种加载方式获得相近的加载率，调整平板加载速度为0.1mm/s,垫条加载速度为0.15mm/s.巴西实验要求起裂前必须近似满足线弹性状态，否则按弹性理论解计算的拉伸强度会存在较大误差，为分析加载边界、应力状态演化等对劈裂过程及劈裂强度的影响，建立试验机与相机的同步采集系统，采用FASTCAM SA1.1高速相机同步记录载荷历时及相对应的变形及起裂过程，并利用DIC分析劈裂实验加载过程中巴西圆盘试样的应变演化特征，考察实验条件满足情况.高速相机采样频率为8000f/s,像素为512x528,能较精确获取、比对加载过程试样表面的变形演化.需要说明：即使在准静态加载下混凝土试样劈裂破坏过程也是瞬态发生,8000f/s的采样频率还无法记录高分辨的裂纹的起始、发展过程，为此实验还设置高速相机36000f/s 的采样频率，用于记录劈裂过程的裂纹演化特征.混凝土试件表面喷涂散斑，利用二维数字图像相关法(digital image correlation,DIC-2D)分析试样破坏全程表面应变场演化〔33).实验采用MatchlD-Zero-Normalized Sum of Squared Differences(ZNSSD)算法(subset size为31像素，step size为5像素)，单位像素对应试样上的长度为0.167mm.1.2试样巴西圆盘试样采用相同的C40混凝土，水灰比0.5,普通硅酸盐(P.I42.5)水泥，粗骨料为5~15mm 连续级配石灰岩,细骨料为河沙(中沙).浇筑成直径74mm、厚35mm圆盘试样，标准条件养护28d.同步制备150mm X150mm x150mm混凝土标准立方体试样，利用MTS材料试验机测量混凝土压缩性能等基本参数.实验中采用DIC测试压缩过程试样的轴向压缩应变及横向应变，根据压缩应力应变曲线及试样轴向应变-横向应变曲线，计算混凝土材料的弹性模量、泊松比,4组重复实验测得准静态下材料的平均压缩性能如表1.表I混凝土物理参数Table1Physical parameters of concreteElastic Poisson Compression Fracture Density/ modulus/GPa ratio strength/MPa strain(kgm-3)33.30.2159.70.002523792实验结果及分析2.1加载率对混凝土试样在相同加载速率下开展系列平板第3期徐纪鹏等：不同加载边界下混凝土巴西劈裂过程及强度的DIC实验分析867及软木垫条加载劈裂实验，图2为一组典型的载荷-时间曲线.可见实验重复性很好，可近似采用F=dF/dt作为加载率.平板加载、软木垫条加载实验的加载率分别为5.52kN/s,2.24kN/s,按£-a/E 计算两者应变率基本一致.N芒00102030405060time/s图2载荷-时间曲线Fig.2The history of load5-2.2劈裂破坏过程及强度巴西圆盘劈裂最早都采用平台直接加载(如图1(a)),但在加载端附近产生应力集中可能导致一些材料在端部首先发生失效，这在巴西实验中是不可取的.为防止加载点应力集中引起的压溃破坏及多重裂纹产生,采用垫条加载，如图1(b).图3为试样直径AB上的应力分布示意图，不同加载条件下，试样中的应力场分布存在差别.巴西实验假设:沿压缩直径上拉伸应力近似均匀分布并且满足裂纹从试样中心起始，则可利用其圆盘平面弹性力学解来得到材料的抗拉强度.tensileP图3压缩直径上拉伸应力分布示意图Fig.3Schematics of tensile stress distribution onthe compressed diameter对于平板直接加载情况，相当于垫条宽度2t趋于0的集中载荷(如图3).按平面弹性解，沿压缩直径上的拉伸应力是均匀分布的，其最大拉伸应力为ci=6-2PnDL(1)式中，P是加载力，D和厶分别是试样直径及厚度, o-i为第一主应力(以拉伸为正).如试样满足“中心起裂”，可将材料抗拉强度O-T表征为试样中心应力状态的最大拉伸张量，即cr T=-2P°nDL⑵式中，Pc为峰值载荷.对于软木垫条加载，可近似假设为均布载荷加载情况，试样沿压缩直径上的拉伸应力分布不是均匀的，与垫条宽度2?相关.Tang较早采用理论与有限元比较的方法分析了不同宽度均布载荷作用对加载直径AB上拉伸应力分量的影响,给出修正的分析解cry=-2PcnDL1⑶式(2)和式(3)给出了两种不同加载边界下混凝土巴西劈裂强度计算公式.形式上集中载荷试样中心拉伸应力弹性解式(2)为均布载荷式(3)的一个特例,对于2t/D W0.16,式⑵与式⑶的差别不会超过4%.因此,在实际应用中也有实验直接采用式(2)近似进行计算.2.2.1平板加载图4(a)和图4(b)为平板加载时，试样中心点典型的拉伸应力-时间曲线及高速相机记录的试样表面裂纹演化特征.高速相机记录该试样(编号D001-04)满足中心起裂.其中，图4(b)裂纹扩展过程的时刻与图4(a)中的时刻n-r4对应.可见:⑴在载荷峰值点前⑴＜2.192375s),试样表面未见裂纹;⑵劈裂发生在最大应力峰值之后的t2=2.199125s时刻,裂纹从中心起始并向加载点扩展，至t3(?3=2.199250s)时刻贯穿整个试样.随后，试样左右两个部分分离,拉伸应力陡然下降.值得注意的是：在裂纹起裂、扩展过程中("-巾时刻)试样发生瞬态的断裂.从t2=2.199125s裂纹起始至也=2.199250s时扩展至整个试样,拉伸应力几乎没有明显变化，几乎在恒定868力 学 学 报2020年第52卷6O「0. O-------5 4 3 2e d w s s u h s U --S U 22」84 2.190 2.196 2.202time/s0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0time/s(a)试样中心拉伸应力-时间曲线(a) The history of tensile stress of the sample center(b)裂纹演化(b) The evolution of crack图4载荷-时程曲线与表面裂纹发展过程Fig. 4 The history of load and the develop process of surface crack拉伸应力a = 5.55 MPa 下，裂纹平均扩展速度约为290 m/s.实验中，混凝土平板加载试样并不总是中心起 裂，部分从靠近试样加载点附近位置起裂并向另一端扩展的情况，如图5.扩展过程中还会继续产生多 重裂纹，不满足巴西劈裂实验要求的“中心起裂”假定，这与文献［35］观察到的结果一致.其中,9次重复实验中有5个试样为中心起裂、4个为近加载点的 位置起裂,存在较大的随机性.按式(2)所计算拉伸强度汇总在表2中.结果显示：(1)平板加载情况下,混凝土巴西劈裂实验裂纹起始位置有较大的随机性,存在中心起裂及近加载点起裂两种情况；(2)从统计看，中心起裂试样的最大压缩载荷Pc 大于近加载点起裂的情况;(3)满足中心起裂的有效实验得到的强度分散性较大，约为10.2%.图5底端起裂试样表面裂纹发展过程Fig. 5 Surface cracks develop process of the samplecracking from the bottom2.2.2软木垫条加载软木垫条加载时，劈裂实验具有较好的重复性, 3次重复实验裂纹均从试样中心起裂并向加载端均匀扩展，未见多重裂纹出现，图6为高速相机36000帧/s 采样频率捕捉到典型的裂纹起始、发展过程.实验观察到裂纹起始在载荷达到峰值后，裂纹平均扩 展速度为330 m/s,大于平板加载情况，按式(3)计算得到劈裂强度同样汇总在表2中.两种不同加载边界混凝土劈裂实验结果比较显示：(1)软木垫条加载情况，起裂稳定,均能保证从中心起裂；(2)加载边界、应力状态等差别对混凝土试样裂纹演化、拉伸强度表征有显著影响，软木垫条加载得到的平均抗拉强度为7.53 MPa,明显大于平板加载的6.18 MPa,相差17.9%.有必要对不同加载条件下应力场、材料破坏演化及其影响开展进一步分析讨论.第3期徐纪鹏等：不同加载边界下混凝土巴西劈裂过程及强度的DIC实验分析869图6表面裂纹发展过程Fig.6The develop process of surface crack表2劈裂实验结果汇总Table2Summary of splitting test resultsNumber Loading boundariesand strain rate/s,Pc/kNCrack initiationpositionTensilestrength/MPaTensile strain ofspecimen at fractureD001-0126.70 6.570.000583 DOO1-0422.55 5.550.000465 DOO1-0526.87center cracking 6.610.000600 D001-1625.48 6.270.000577D001-19flat plates(4.23x10~5)23.98 5.900.000481Average25.12the average of the centre creaking specimen0.000540 D001-1220.72(5.10)(0.000450)DOO1-2720.97loading point creaking (5.16)(0.000446)DOO1-3521.07(5.18)(0.000340) DOO1-381&37(4.52)(0.000270) DOO1-0232.127.770.000625 DOO1-09bearing strips(1.96x10-5)30.60center cracking7.400.000611 D001-1030.717.430.000637 Average—31.14—7.530.0006243基于DIC的劈裂过程及应变场演化分析3.1理论分析尽管圆盘试样的几何形状及其边界条件相对简单，但不同加载边界条件下应力场的弹性理论一直是一个经典问题赫兹解[36]表明圆盘内部的应力分布与固体的弹性常数无关.随后，人们发展了各种数学方法来确定二维空间中的应力、应变场【珈38].随载荷配置更为复杂和多样，经典弹性理论解决这些问题变得困难许多学者发展新的方法(如airy函数、应变函数、位移函数或势函数)等方法来求解给出不同加载几何下试样的应力场【27-2&31,38一39].对同一问题使用不同的数学方法求解,形式虽有差异，但得出的结论趋于相同.表3中选择给出了分析中常被采用的应力场解的形式.巴西劈裂实验中，只有沿压缩直径AB上发生破坏时，结果才是有效的，因此，沿直径AB线上的应力分布最为重要,表中给出该直径上的应力场分布表达式及其中心满足Griffith失效准则的拉伸强度确定公式.刚性平板与试样之间加入软木垫条后，载荷形式可假设为沿软木宽度的径向均匀分布的载荷(DLR),也可近似按轴向平行均布载荷(DLP)简化.对于本文实验设计软木条原始宽度为6mm的加载条件，加载过程软木条会产生变形变宽，平均宽度为8.07mm,对应的接触角近似为la=12.42°.相应地,按DLR或DLP两种分布载荷简化假设下得到的沿加载直径方向拉应力cr x与压应力cr v应力场分布特征与平板加载(CL)的比较如图7(a)和图7(b)所示.可见:(1)在加载直径上，试样中间大部分区域3者的拉伸应力分量cr v分布趋势相近，分布较为均匀，所不同的是在加载端附近，在CL载荷下6恒定不变，但DLP和DLR的理论解在加载端附近从拉伸变为870力 学 学 报2020年第52卷压缩,并且越近加载端压应力分量越大;(2) 3种加载 边界下,by 应力场的分布趋势也基本相同，中心最小且在数值上基本均为最大拉伸应力张量的3倍.图8给出了 DLR 、DLP 两种均布载荷加载假设下归一化拉伸强度随接触角2a 的变化.可见:在a < 25。

含夹层巴西劈裂实验方案一、试验内容1、把无夹层完整巴西盘在荷载作用下破坏规律和力-位移关系曲线作为对照组，并含夹层巴西盘进行对比。

2、考虑加载速率、试件尺寸、夹层灰砂比对巴西劈裂实验影响，并对破坏规律和力-位移关系曲线进行分析。

3、将ABAQUS仿真模拟得出的力-位移曲线和试验得出的力-位移曲线进行对比。

二、巴西静态劈裂拉伸实验静态劈裂拉伸实验所采用的试件与确定混凝土强度等级的试件相同(立方体或圆柱体),通过上下压板与试件之间各垫以圆弧型钢垫条及垫层对试件中心施加压力。

由弹性力学分析可知,在试件的垂直中面上除加力点附近的局部区域外,将产生均匀的水平拉应力,当此拉应力增大到混凝土抗拉强度时,试件将沿垂直中面裂为两半。

如图所示增加荷载直到劈裂沿着垂直方向的直径开始,对任意作用在圆柱体上的压缩荷载P ,圆柱体垂直直径方向上,附近的单元受到垂直方向的压应力为:()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=1-22z D z D LD P z πσ 以及水平方向的拉应力为:LDPy πσ2= 式中P —垂直总荷载 D —圆柱体的直径 L —圆柱体的长度查阅文献可知,试件尺寸愈小,劈裂强度愈高。

此外,垫条的大小、形状和材料对劈裂实验结果均有影响,加大垫条的截面尺寸,可提高试件的劈裂强度。

三、试件制作基本砂浆灰砂比1:1，编号为C。

采用42.5普通硅酸盐水泥。

夹层砂浆取四种不同配灰砂比1:0 、1:0.5 、1:1（无夹层）、1:2 ,编号分别为A、B、C（无夹层）、D、。

夹层与直径通长设置，宽度为5mm。

首先按照不同的配比制作成100mm×100mm×100mm立方体,在标准条件下,养护达到28天龄期后,采用钻孔取芯的方法取芯,然后统一在大理石切割机上加工成型。

试件尺寸为Φ75mm×75mm的圆柱体和Φ75mm×50mm的圆柱体。

编号夹层灰砂比试件尺寸试件个数A-1 1:0 Φ75mm×75mm 2A-2 1:0 Φ75mm×50mm 2B-1 1:0.5 Φ75mm×75mm 2B-2 1:0.5 Φ75mm×50mm 2C-1 1:1 Φ75mm×75mm 2C-2 1:1 Φ75mm×50mm 2D-1 1:2 Φ75mm×75mm 2D-2 1:2 Φ75mm×50mm 2总计16分析不同夹层灰砂比和试件尺寸条件下巴西圆盘的力-位移变化曲线。