[发明专利]由双边切缝的小尺寸试件确定断裂韧度与强度的方法

摘要

本发明公开了一种由小尺寸试件确定无尺寸效应的混凝土起裂韧度的方法，包括浇筑试件、切出裂缝、静力加载和记录峰值载荷、计算名义强度σ_n、计算试件的几何参数A等步骤，最后经过回归分析得出无尺寸效应的材料的断裂韧度K和拉伸强度f。本发明基于渐进外推的思想，及弹塑性断裂力学理论分析，由有限尺寸试件的试验数据，外推出无限大板试件的材料参数（无限大板的材料参数无尺寸效应）。因此，只需由小尺寸试件的关键荷载F，即可确定无尺寸效应的材料断裂韧度与强度。不需要满足现行国内外规范对试验试样尺寸、型式，加载条件等的严格规定，并且双边拉伸试件在试验过程中的稳定性又好于单边拉伸试件，更易于操作。

主权项

1.一种由双边切缝的小尺寸试件确定断裂韧度与强度的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)准备一定数量的尺寸为D×B×L的试件，其中，D为试件高度，B为试件厚度，L为试件有效长度；(2)将步骤(1)所得试件切出双边裂缝，水泥砂浆、混凝土、岩石类材料的切缝宽度要求小于其骨料粒径大小，金属材料切缝要求小于0.2mm；(3)在普通的压力试验机或者万能试验机上，按常规静力加载试验方法加载并至试件拉断破坏，试验过程中记录每个试件计算断裂韧度所需的关键荷载F；对水泥砂浆、混凝土或岩石类材料试件记录最大荷载F；对有明显屈服点的金属材料试件记录试件的屈服荷载F；(4)基于步骤(3)所得的每个试件的关键荷载F，计算出各个试件的名义强度σ_n；(5)计算出各个试件的几何参数A；几何参数A的计算方法为：其中，α为初始缝高比，α＝a₀/D；a₀为初始裂缝长度；(6)基于由外推法确定无尺寸效应的无限大板参数的方法，将步骤(4)、步骤(5)所得各个试件的σ_n与相应的A值，带入式(1)进行回归分析，即可得出无尺寸效应的材料的断裂韧度K和拉伸强度f，有明显屈服点的金属材料为断裂韧度K和屈服强度σ_Y；步骤(4)中，由式(2)计算出各个试件的名义强度σ_n，式(2)中，F为实测各试件关键荷载；D为试件高度；B为试件厚度；a₀为初始裂缝长度；Δ为裂缝尖端的塑性区扩展量，由试验具体确定，对金属材料的双边裂缝试样，Δ取0.5‑0.75mm；对水泥砂浆、混凝土、岩石类材料的双边裂缝试件，Δ取1‑3mm。