Медленные периодические процессы при сжатии образцов горных пород и щелочно-галоидных кристаллов

• Автор: Надежкин, Михаил Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 224 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О ЛОКАЛИЗАЦИИ

ДЕФОРМАЦИИ

1 Л. О локализации деформации в неметаллических материалах

1.2. Механизмы разрушения неметаллических материалов

1.3. Процессы самоорганизации в твердых телах на разных масштабных уровнях

1.4. Макроскопическая локализация деформации

1.5. Автоволновой механизм локализации деформации

твердых тел
1.5.1. Картины локализации и стадийность пластического
течения
1.5.2. Скорость движения очагов локализации пластического течения
1.5.3. Дисперсионное соотношение
1.5.4. Инвариант упругих и пластических деформаций
1.5.5. Локализация деформации как автоволновой процесс
1.5.6. Длина волны локализации деформации и масштабный
эффект
1.5.7. О формировании автоволн локализации деформации
1.6. Постановка задачи
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Метод механических испытаний
2.2. Метод двухэкспозиционной спекл-фотографии
2.3. Телевизионный метод регистрации электронных спекл-изображений для исследования макролокализации деформации АЬМЕС-ТУ

2.4. Поляризационно-оптический метод исследования
напряжений (метод фотоупругости)
2.5. Материалы исследований
Глава 3. ЗАКОНОМЕРНОСТИ МАКРОЛОКАЛИЗАЦИИ ДЕФОРМАЦИИ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ СЖАТИИ
3.1. Влияние скорости деформирования на картины локализации при сжатии горных пород (песчаника и мрамора) с помощью автоматизированного лазерного измерительного
комплекса ALMEC-TV
3.2. Результаты исследований локализации деформации при сжатии горных пород (песчаника; мрамора и сильвинита)
3.3. Анализ результатов
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЛОКАЛИЗАЦИИ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ ПРИ СЖАТИИ ЩЕЛОЧНО-ГАЛОИДНЫХ КРИСТАЛЛОВ
4.1. Результаты механических испытаний
4.2. Результаты исследований картин двулучепреломления при сжатии щелочно-галоидных кристаллов (NaCl; KCl и LiF) с помощью поляризационно-оптического метода исследования напряжений
4.3. Картины локализации пластической деформации при. сжатии щелочно-галоидных кристаллов (НаС], КС1 и LiF) с использованием метода двухэкспозиционной спекл-фотографии
4.4. Анализ результатов
4.5. Реализация результатов диссертационного исследования и направления их возможного практического применения
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Необходимость исследований поведения горных пород при нагружении продиктована широким спектром теоретических и практических задач, возникающих при геомеханическом анализе состояния подработанного массива. В геомеханике требуется знание не только механических свойств горных пород, но и особенностей их деформации, которые могут быть использованы для оценки напряженного состояния и разрушения [1-5]. При этом следует признать, что закономерности деформирования и разрушения горных пород изучены далеко не в полной мере.
Определяющие эти закономерности вопросы взаимодействия дефектов кристаллической структуры с полями различной природы (силовыми, радиационными, электрическими, магнитными) являются предметом современной физики конденсированного состояния [6-10]. Анализ основных направлений исследований и существующих подходов к проблеме деформации твердых дел показывает, что идеи о неоднородности и локализации фактически присущи физической теории; пластичности и прочности во всех ее вариантах. Локализация'пластической деформации проявляется на всех масштабных и структурных уровнях процессам виде полос и пачек скольжения, дислокационных субструктур (ячейки, полосовые структуры, фрагменты), фронтов пластической» деформации, полос сброса, пространственно-временных осцилляций пластической деформации и т.п.
В ИФПМ, СО РАН' при использовании- метода спекл-фотографии установлены главные закономерности процессов макроскопической локализации деформации твердых тел при нагружении. В большинстве случаев картины распределения зон локализации деформации упорядочены в пространстве и во времени, а тип локализации определяется законом пластического течения (деформационной диаграммой материала). В настоящее время предложена автоволновая модель формирования упорядоченных макромасштабных кар-

к повышению напряжений в нем, а к снижению его сопротивляемости. Максимальное напряжение, которое выдерживает образец, есть его предел прочности ав.
Таким образом, к моменту разрушения в образцах горных пород накапливаются обратимые упругие деформации, а также необратимые деформации.
Для формулирования условий, разрушения и прогноза поведения таких квазихрупких материалов используются два принципиально различных подхода. В первом анализируется-напряженно-деформированное состояние вокруг трещин, различной' ориентации и рассматриваются условия их роста, взаимодействия и слияния-[66-71]. Во втором - подходе, интенсивно развиваемому настоящее время, неупругое поведение материала рассматривается с использованием теории1 пластичности- и:формулируются- соответствующие модели хрупко-пластического поведения'[68, 69, 72-83].
Однако следует отметить, что деформирование хрупких: и квазихрупких материалов неизбежно сопровождается образованием; и ростом трещин; полностью1 игнорировать образование которых нельзя ни при каком- способе описания; что представляет дополнительные сложности при численном-моделировании; Чтобы адекватно-описать поведение материала при различных условиях нагружения, модель должна1 учитывать накопление повреждений и связанное с ним макроскопическое изменение объема.
1.З..Процессы самоорганизации в твердых телах на разных масштабных уровнях
Принципиальным моментом современных концепций, основанных на обширном экспериментальном материале по динамике дислокаций [15-18, 54, 84-89] и эволюции дефектных субструктур [90, 91], является то, что пластическое течение осуществляется неоднородно на всех масштабных уровнях