›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (3): 625-632.doi: 10.16285/j.rsm.2015.03.003

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

基于数字图像相关方法的等应变率下不同含水率砂样剪切带观测

王学滨1, 2, 3,杜亚志2,潘一山2,顾 路2   

  1. 1. 中国地震局地质研究所 地震动力学国家重点实验室,北京 100029;2. 辽宁工程技术大学 力学与工程学院,辽宁 阜新 123000; 3. 辽宁工程技术大学 计算力学研究所,辽宁 阜新 123000
  • 收稿日期:2013-12-31 出版日期:2015-03-11 发布日期:2018-06-13
  • 作者简介:王学滨,男,1975年生,博士,教授,主要从事工程材料变形、破坏及稳定性研究。
  • 基金资助:

    地震动力学国家重点实验室开放基金课题(No.LED2014B03);国家自然科学基金项目(No.51374122);高等学校博士点专项科研基金联合资助(No.20132121110006)。

Measurement of shear bands of sand specimens with different water contents under constant strain rate based on digital image correlation method

WANG Xue-bin1, 2, 3, DU Ya-zhi2, PAN Yi-shan2, GU Lu2   

  1. 1. State Key Laboratory of Earthquake Dynamics, Institute of Geology, China Earthquake Administration, Beijing 100029, China; 2. College of Mechanics and Engineering, Liaoning Technical University, Fuxin, Liaoning 123000, China; 3. Institute of Computational Mechanics, Liaoning Technical University, Fuxin, Liaoning 123000, China
  • Received:2013-12-31 Online:2015-03-11 Published:2018-06-13

摘要: 在压缩位移控制加载条件下(加载速率为5 mm/min),针对不同含水率(12.7%~16.5%)砂样,利用自主开发的基于粒子群优化的数字图像相关方法,开展了最大剪切应变场的观测研究,获取了子区尺寸对砂样不同位置最大剪切应变的影响规律。研究发现,随着砂样含水率的增加,变形更加均匀,最大剪切应变高值区分布变得宽广,反映了剪切带的数目增加,微裂纹出现之前的最大剪切应变提高;随着纵向应变的增加,在应变高值区,最大剪切应变以非线性方式迅速增加,但在应变低值区,一般以线性方式增加。当剪切带出现以后,特别是在变形后期,子区尺寸对最大剪切应变有明显的影响。最大剪切应变随子区尺寸变化的演变规律与子区所处位置密切相关。

关键词: 砂样, 含水率, 位移控制加载, 剪切带, 子区尺寸, 最大剪切应变, 数字图像相关方法

Abstract: Experimental research on the maximum shear strain fields of sand specimens with different water contents (12.7%-16.5%) under displacement-controlled loading condition (loading rate is 5 mm/min) is carried out with a digital image correlation method based on the particle swarm optimization algorithm. Also, the influence of the size of subset on the maximum shear strains at different positions of sand specimen is studied. It is found that with the increasing of the water content of sand specimen, deformation becomes even uniform, region of maximum shear strain becomes wider, which reflects an increase in the number of shear bands, and a raise in the maximum shear strain prior to microcrack initiating. With increasing the longitudinal strain, the maximum shear strain increases rapidly in a nonlinear form at region with higher strain, while it generally increases linearly at region with lower strain. After shear bands are generated, especially in a later deformational stage, the size of subset significantly affects the maximum shear strain. The evolution of the maximum shear strain with the size of subset is closely related to the position of subset.

Key words: sand specimen, water content, displacement-controlled loading, shear band, size of subset, maximum shear strain, digital image correlation method

中图分类号: 

  • TU 454
[1] 孙红, 宋春雨, 滕慕薇, 葛修润. 加荷条件下软黏土的孔隙演化特征[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 141-146.
[2] 郑耀林, 章荣军, 郑俊杰, 董超强, 陆展, . 絮凝-固化联合处理超高含水率 吹填淤泥浆的试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3107-3114.
[3] 闫亚景, 闫永帅, 赵贵章, 张泰丽, 孙强, . 基于高密度电法的天然边坡水分运移规律研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2807-2814.
[4] 付龙龙, 周顺华, 田志尧, 田哲侃, . 双轴压缩条件下颗粒材料中力链的演化[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2427-2434.
[5] 王鹏飞, 谭文辉, 马学文, 李子建, 刘景军, 武洋帆, . 不同胶结度断层泥强度参数与含水率关系[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1657-1662.
[6] 王娟娟, 郝延周, 王铁行. 非饱和压实黄土结构特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1351-1357.
[7] 李新明, 孔令伟, 郭爱国, . 原状膨胀土剪切力学特性的卸荷速率 效应试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(10): 3758-3766.
[8] 唐建新,腾俊洋,张 闯,刘 姝, . 层状含水页岩蠕变特性试验研究[J]. , 2018, 39(S1): 33-41.
[9] 陈 敦,马 巍,王大雁,穆彦虎,雷乐乐,王永涛,周志伟,蔡 聪, . 定向剪切应力路径下冻结黏土变形特性试验[J]. , 2018, 39(7): 2483-2490.
[10] 朱顺然,徐 超,丁金华,. 土工织物-砂土界面的叠环式剪切试验[J]. , 2018, 39(5): 1775-1780.
[11] 王学滨,张 楠,潘一山,张博闻,杜亚志,. 单轴压缩黏性土剪切带相互作用及损伤试验研究[J]. , 2018, 39(4): 1168-1175.
[12] 陶高梁,李 进,庄心善,肖衡林,崔惜琳,徐维生. 利用土中水分蒸发特性和微观孔隙分布规律确定SWCC残余含水率[J]. , 2018, 39(4): 1256-1262.
[13] 腾俊洋,唐建新,张 闯, . 层状含水页岩的抗拉强度特性试验研究[J]. , 2018, 39(4): 1317-1326.
[14] 吴孟桃,刘方成,陈巨龙,陈 璐. 含水率对大应变下橡胶砂动剪模量和阻尼比的影响[J]. , 2018, 39(3): 803-814.
[15] 曹亚鹏,文 桃,米海珍,周凤玺,杨 鹏,. 硫酸盐渍土含水率单次递减条件下的盐胀特性[J]. , 2018, 39(3): 881-888.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 程 涛,晏克勤. 应力路径对地表变形特性影响的数值模拟[J]. , 2010, 31(2): 661 -666 .
[2] 关云飞,高 峰,赵维炳,俞 缙. ANSYS软件中修正剑桥模型的二次开发[J]. , 2010, 31(3): 976 -980 .
[3] 米海珍,高 春. 生石灰膨胀特性的试验研究[J]. , 2010, 31(4): 1253 -1256 .
[4] 何先龙,赵立珍. 基于多重互相关函数分析剪切波速[J]. , 2010, 31(8): 2541 -2545 .
[5] 孙熙平,张宝华,张 强,王笑难. 重力式码头基床遭水流冲刷后的稳定性分析[J]. , 2010, 31(10): 3184 -3190 .
[6] 孙 建 ,王连国 ,唐芙蓉 ,沈义峰 ,龚世龙. 倾斜煤层底板破坏特征的微震监测[J]. , 2011, 32(5): 1589 -1595 .
[7] 杨永香 ,周 健 ,贾敏才 ,胡金虎. 饱和砂土液化特性的可视化试验研究[J]. , 2011, 32(6): 1643 -1648 .
[8] 徐正明,薛 强,赵 颖. 改性污泥复合材料时间效应三轴力学特性试验研究[J]. , 2011, 32(6): 1713 -1718 .
[9] 陈 明 ,胡英国 ,卢文波 ,严 鹏 ,周创兵. 锦屏二级水电站引水隧洞爆破开挖损伤特性研究[J]. , 2011, 32(S2): 172 -177 .
[10] 王 涛 ,李 杨 ,周 勇 ,吕 庆 ,刘大炜. 关于磷石膏尾矿库安全专篇的研究[J]. , 2011, 32(S2): 407 -412 .