单轴分级循环加载条件下砂岩疲劳变形特性与损伤模型研究

李西蒙^1,2，刘长友¹，Syd SPENG²，鲁岩¹

1. 中国矿业大学深部煤炭资源开采教育部重点实验室矿业工程学院2. 西弗吉尼亚大学工程与矿物资源学院

摘 要：利用MTS815电液伺服试验机对两组砂岩试样进行了单轴分级循环加卸载试验,分析了分级循环加卸载应力-应变曲线特征和分级循环加卸载下岩石疲劳损伤演化过程,建立了循环加卸载条件下轴向应变与循环数目之间的理论模型,并推导了评价岩石损伤程度的损伤变量演化方程.结果表明:理论模型可以作为岩石循环加卸载条件下的破坏准则,试验结果与理论值之间相关度超过98%,同时,其逆函数可以实现对岩石疲劳寿命的预测;疲劳损伤演化方程可以衡量循环加卸载过程中疲劳损伤的发展水平;疲劳循环上限应力值是决定岩石疲劳寿命的关键因素,随着上限应力的提高,岩石的疲劳寿命呈现几何级数下降.

关键词：分级循环荷载;岩石力学;疲劳变形;疲劳损伤模型;MTS电液伺服试验机;