[发明专利]一种脆性固体材料非均匀性力学性能预测方法

权利要求书

1.一种脆性固体材料非均匀性力学性能预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、选取待检测脆性固体材料基于常规三轴压缩试验，测取脆性固体材料的轴向应力-应变关系曲线σ₁-ε₁，确定脆性固体材料弹性模量E及泊松比γ；

B、通过预制带有裂缝的脆性固体材料，进行三点弯曲试验，确定脆性固体材料的断裂韧度K_IC；

C、基于电镜扫描试验，确定单位体积内脆性固体材料初始损伤值D_o，得到在特定压缩应力作用下，可以描述材料内部含有初始裂纹尺寸a、角度及裂纹摩擦系数μ的脆性固体的材料参数，所述特定压缩应力为轴向应力σ₁，

内部初始裂纹克服摩擦力导致的内部裂纹长度与应力关系方程：

其中σ₃为围压，β为常数，N_V为脆性固体材料单位体积内初始裂纹数量，D_o＝N_Va³；

D、通过所述材料参数建立裂纹扩展长度与应变关系表达式；

E、将步骤D中的裂纹扩展长度与应变关系表达式代入步骤C中，计算得到轴向应变与轴向应力关系理论曲线σ₁-ε₁，然后将理论结果与步骤A试验得到试验结果对比分析，确定模型中难以用实验直接确定的模型参数初始裂纹尺寸a，初始裂纹夹角初始裂纹摩擦系数μ，0μ1。

2.按照权利要求1所述的脆性固体材料非均匀性力学性能预测方法，其特征在于：所述裂纹扩展长度与应变关系表达式为

l＝αa[(1-exp[-((ε₁-2E^-1γ|σ₃|)/ε_o)^m])^1/3D_o^-1/3-1].

其中ε_o为材料常数，参考应力应变曲线的最终失效应变值确定，m为材料常数1、2或3，||代表取绝对值，α为初始裂纹角度的余弦值，σ₃为围压。

3.按照权利要求1所述的脆性固体材料非均匀性力学性能预测方法，其特征在于：压应力取负值，所述压应力包括轴向应力与围压。