Цвигун В.Н., Цвигун А.С., Койнов Р.С.
ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЭФФЕКТА КАЙЗЕРА НА ОПРЕДЕЛЕННЫХ ФАЗАХ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД *
Аннотация:
в статье предложено объяснение эффекта Кайзера (1953 г.). Экспериментальные наблюдения упруго - пластических деформации и разрушений показали, что акустическая эмиссия (АЭ) появляется только при разрушениях хрупких материалов, а при закрытии трещин АЭ нет.
Ключевые слова:
эффект Кайзера, разрушение хрупких материалов, акустическая эмиссия, трещинообразование, горные породы, хрупки материалы, деформация, механика горных пород, линии сдвига.
При повторном нагружении образца (из горных пород) до того же усилия, которое уже было при раннем нагружении, (проявляется эффект Кайзера) – нет акустической эмиссии (АЭ), но она появится, когда превысим нагрузку первого опыта [1, 2].Это явление можно объяснить, если представим, что удлинение трещины идет при превышении критического угла при вершине трещины (допустим 2 градуса). В этом случае идет расщепление новых блоков перед вершиной трещины, есть АЭ. Начинаем разгрузку - нет реверсивной пластической деформации - нет и АЭ, только ступенчатые блоки и трещины смыкаются. Новое нагружение приводит к расхождению стенок трещин и блоков, вновь у вершины трещины угол 2 градуса, АЭ нет, но она появится, когда начинается новое трещинообразование при разрушающих деформациях и напряжениях (обычно это различное сочетание К1/К2).Разрушения при сжатии и растяжении идут по своим персональным профильным механизмам, но есть похожие детали – деформации впереди трещины – лидера. Это – нарезка квази хрупкого материала спиральными полосами сдвигов на криволинейные ортогональные блоки, с образованием трещин и пор по границам блоков.Такие сдвиговые ступенчатые трещины и поры увеличивают объем материала и резко снижают его прочность на растяжение.Трещина в геоматериале, при образовании новой поверхности, ведет себя как шарнир, который имеет точку вращения на пересечении двух линий, проведенных по ее берегам.Эта точка вращения для хрупких материалов совпадает с вершиной трещины. Для квази-хрупких материалов, за счет образования ступеньки пластического затупления у вершины трещины, пересечение этих прямых указывает на точку вращения впереди вершины трещины. И чем больше эта ступенька, тем дальше от вершины находится точка вращения.Для хрупкой трещины (первый случай) удлинение трещины - это образование многих трещин у ее вершины трещины, некоторые из них соединяются в цепочки, образуя одну магистральную трещину. Во втором случае, растрескивание идет не только вблизи вершины трещины, на ее берегах, но и впереди ее, до точки вращения. Эта точка вращения, по мере роста главной трещины, будет передвигаться в глубину материала, с сохранением приблизительно постоянного угла при вершине трещины (несколько градусов). На прозрачных образцах из ПММА мы наблюдали механизм усталостного растрескивания вблизи вершины усталостной трещины. Найдено, что цикл растяжения (рис. 1), начинается с точки (а) и сразу трещина начинает удлиняться до точки (b). Если в точке (b) начнем разгрузку (не будет участка (bc), то на участке (cd) трещина закроется, как шарнир и новый цикл растяжения вновь (ab) -трещина раскроется до фиксированного угла разрушения при вершине. Чем круче участок (ab), тем сильнее подавляется пластическая деформация и хрупче характер разрушения. Когда есть площадка растяжения на цикле – (bc), то трещина здесь также продолжает удлиняться. АЭ от зоны разрушения будет на участке (abc); на (cd) ее не будет, т.к. нет образования новых поверхностей разрушения.
Номер журнала Вестник науки №10 (67) том 5
Ссылка для цитирования:
Цвигун В.Н., Цвигун А.С., Койнов Р.С. ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЭФФЕКТА КАЙЗЕРА НА ОПРЕДЕЛЕННЫХ ФАЗАХ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД // Вестник науки №10 (67) том 5. С. 709 - 715. 2023 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/10561 (дата обращения: 17.05.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2023. 16+