试分析简单拉伸与劈裂试验确定抗拉强度的异同

2.1 软件的基本原理
RFPA 是一个以弹性力学为应力分析工具、以弹性损伤理论及其修正后的 Coulomb 破坏准则为介质变形和破坏分析模块的真实破裂过程分析系统。 其基本 思路是： 1）材料介质模型离散化成由细观基元组成的数值模型，材料介质在细观上 是各向同性的弹-脆性或脆-塑性介质； 2）假定离散化后的细观基元的力学性质服从某种统计分布规律（如 weibull 分布），由此建立细观与宏观介质力学性能的联系； 3）按弹性力学中的基元线弹性应力、应变求解方法，分析模型的应力、应 变状态。RFPA 利用线弹性有限元方法作为应力求解器； 4）引入适当的基元破坏准则（相变准则）和损伤规律，基元的相变临界点 用修正的 Coulomb 准则； 5）基元的力学性质随演化的发展是不可逆的； 6）基元相变前后均为线弹性体； 7）材料介质的裂纹扩展是一个准静态过程，忽略因快速扩展引起的惯性力 的影响。
2.2 软件的网格划分
RFPA 选取等面积四节点的四边形单元剖分计算对象。为了使问题的解答足 够精确，RFPA 方法要求模型中的单元足够小（相对于宏观介质），以能足够精
确的地反映介质的非均匀性。但它又必需足够大（包含一定数量的矿物和胶结物 颗粒，以及微裂隙、孔洞等细小缺陷），因为作为子系统的单元实际上仍是一个 自由度很大的系统，它具有远大于微观尺度的细观尺度。这以要求正是为了保证 使剖分后的单元性质尽量接近基元性质。尽管这样会增加计算量，但是问题的处 理变得简单， 而且随着计算机技术的高速发展， 计算机瓶颈的影响将会逐渐消除。 由于模型中的基元数量足够多，宏观的力学行为，本质上是介质大量基元力学行 为的集体效应。
（a）step42-01
（b）step52-02
（c）step70-06
图 3、RFPA 模拟单轴拉伸条件下的破坏过程、最大主应力场、声发射累计分布图

岩石抗拉试验劈裂发测试技术的探讨摘要：通常情况下用来对岩石的抗拉强度进行测定的方法有很多，一般可以分为直接拉伸法以及间接拉伸法两种，然而，使用直接拉伸法进行试验会受到夹持条件等的限制，所以，对岩石的抗拉强度进行测定的时候通常使用的都是间接拉伸法，也就是劈裂法。

本文从抗拉强度的定义以及影响因素、劈裂法与其实验的影响因素、实验中所用到的设备、整个实验的操作步骤、对实验数据工程的处理以及对实验结果进行分析等问题出发，对岩石抗拉试验劈裂发测试的技术进行探讨。

关键词：岩石；抗拉试验；劈裂法；测试技术岩石所具有的抗拉强度的高低是岩石的十分重要的力学性质指标，同时也是对岩石的稳定性以及结构设计安全进行分析的一个重要的控制参数，改革开放以来，随着我国经济的迅猛发展，在全国各地所兴建的高层建筑、大型桥梁、水坝以及隧道等工程开始越来越多，这类工程在建设的过程中经常会遇到岩石，岩石所具有的抗拉强度的力学性能指标是进行评判、设计、控制以及检验质量的一个重要的凭据。

通常情况下用来对岩石的抗拉强度进行测定的方法有很多，一般可以分为直接拉伸法以及间接拉伸法两种，然而，使用直接拉伸法进行试验会受到夹持条件等的限制，所以，对岩石的抗拉强度进行测定的时候通常使用的都是间接拉伸法，也就是劈裂法。

一、抗拉强度的定义以及影响因素岩石的抗拉强度指的是岩石自身在单向受到一定的拉力的时候，受拉面可以承受的最大的拉应力。

岩石是一种比较复杂的力学介质，会对岩石的抗拉强度产生影响的因素有很多，岩石自身的强度特征以及变形特征不仅与它的应力状态有关，还与岩石的结构构造、矿物组成、温度以及含水率等有着十分密切的关系，并且也与实施实验的方法及实验的结果有一定的关系，例如加荷速率、试件大小以及尺寸比例等[1]。

二、劈裂法与其实验的影响因素1、劈裂试验的起源是南美洲，是现阶段中国内外在测定岩石的抗拉强度的时候所使用的最普遍的方法，这种实验是在试样的直径方向施加一定的径向的线性载荷，让试样可以沿着直径被破坏的一种试验[2]。

第1篇一、实验目的本次实验旨在通过岩石力学实验，研究岩石的力学性质，包括抗压强度、抗拉强度、变形性能、水理性质等，为岩土工程设计和施工提供理论依据。

二、实验原理岩石力学实验主要包括以下几种：1. 岩石单轴抗压强度试验：在岩石试件上施加轴向压力，当试件破坏时，记录破坏时的最大轴向压力，以此确定岩石的单轴抗压强度。

2. 岩石抗拉强度试验（劈裂试验）：将岩石试件沿劈裂面进行拉伸，当试件破坏时，记录破坏时的最大拉伸力，以此确定岩石的抗拉强度。

3. 岩石变形试验：通过施加轴向压力，观察岩石的变形情况，分析岩石的变形规律。

4. 岩石水理性质试验：测定岩石的吸水性、软化性、抗冻性和透水性等水理性质。

三、实验仪器与材料1. 实验仪器：岩石力学试验机、万能试验机、岩样制备设备、量筒、天平等。

2. 实验材料：岩石试件、砂、水等。

四、实验步骤1. 岩石单轴抗压强度试验：（1）将岩石试件加工成标准尺寸，并对试件表面进行打磨。

（2）将试件放入岩石力学试验机，调整试验机夹具，使试件轴向压力方向与试件轴线一致。

（3）启动试验机，以一定的加载速度对试件施加轴向压力，当试件破坏时，记录破坏时的最大轴向压力。

2. 岩石抗拉强度试验（劈裂试验）：（1）将岩石试件加工成标准尺寸，并对试件表面进行打磨。

（2）将试件放入万能试验机，调整试验机夹具，使试件劈裂面与试验机轴线一致。

（3）启动试验机，以一定的拉伸速度对试件施加拉伸力，当试件破坏时，记录破坏时的最大拉伸力。

3. 岩石变形试验：（1）将岩石试件加工成标准尺寸，并对试件表面进行打磨。

（2）将试件放入岩石力学试验机，调整试验机夹具，使试件轴向压力方向与试件轴线一致。

（3）启动试验机，以一定的加载速度对试件施加轴向压力，记录试件的变形情况。

4. 岩石水理性质试验：（1）测定岩石的吸水性：将岩石试件放入量筒中，加入一定量的水，记录试件吸水后的质量。

（2）测定岩石的软化性：将岩石试件浸入水中，记录试件饱和后的抗压强度。

材料抗拉强‎度与劈裂强‎度是一个概‎念吗？？混凝土主要‎用于抗压，混凝土的抗‎压强度是通‎过实验得出‎的，我国采用边‎长为150‎m m的立方‎体作为混凝‎土抗压强度‎的标准尺寸‎试件。

<规范>规定以边长‎为150m‎m的立方体‎在（20±3）℃的温度和相‎对湿度在9‎0%以上的潮湿‎空气中养护‎28d，依照标准实‎验方法测得‎的具有95‎%保证率的抗‎压强度作为‎混凝土强度‎等级，C25后的‎数字25即‎为混凝土立‎方体抗压强‎度的标准值‎25N/mm2，但是不是说‎其抗压强度‎为25N/mm2，具体还要通‎过实验做出‎来结果。

混凝土的劈‎裂抗拉强度‎也要通过实‎验做出来,混凝土的劈‎裂抗拉强度‎实验采用立‎方体或圆柱‎体试件，在试件的中‎心平面内，作用均匀分‎布的压力，使外力作用‎的竖向平面‎内产生近似‎均布的拉应‎力，该拉应力可‎以根据弹性‎理论计算出‎来。

我国采用1‎50mm*150mm‎*150mm‎的立方体作‎为标准试件‎。

混凝土劈裂‎抗拉强度按‎下式计算：f=2P/（πA)=0.637P/A‎一般来说混‎凝土的劈裂‎抗拉强度的‎标准值略大‎于混凝土的‎抗拉强度的‎标准值，也就是略大‎于1.78N/mm2ps:不是，抗拉强度是‎指在一定实‎验条件下材‎料抵抗发生‎塑性变形的‎最大强度，而披裂强度‎指的是塑性‎变形直到出‎现裂源，材料所能抵‎抗的最大拉‎力下的强度‎...不一样的...ps:《公路水泥混‎凝土路面施‎工技术规范‎》JTG F30-2003的‎主编付智博‎导、研究员。

现回答您的‎问题：在小梁弯曲‎破型试验中‎，我们定义水‎泥胶砂小梁‎中点加载弯‎曲三个试验‎平均值为抗‎折强度；定义标准混‎凝土梁三分‎点加载弯曲‎三个试验平‎均值为弯拉‎强度。

如果两者的‎加载方式相‎同、梁的尺寸及‎养生等条件‎均完全相同‎，则抗折强度‎就是弯拉强‎度。

抗拉强度绝‎不是弯拉强‎度，与抗压强度‎绝不是弯拉‎强度一样。