本發明涉及一種層狀巖石沖擊壓桿試驗中應變片粘貼位置確定的方法。
背景技術：
煤礦或沉積礦巖中，往往是層狀分布的巖層。不同的巖層因密度、強度等存在差異。層狀巖體在受到沖擊載荷作用而在其內部以應力波形式傳播。應力波在層狀巖體傳播過程中產生反射、透射等，同時因為不同巖層密度等差異，導致不同巖層受到的應力不同，使得各巖層破壞時間及破壞形式各異。因此有必要計算出不同巖層受到的應力。而要計算不同巖層受到的應力一般需要巖層兩端面入射、反射、透射波波形，因此有必要選擇合適位置粘貼應變片，以使應變片能夠獲取較好的波形。對于單一均勻介質沖擊壓桿實驗中，因為反射波、透射波較少，應變片的位置只需滿足入射波和反射波錯開即可。而對于層狀巖石，主要有兩種介質組合而成的巖石，入射波從入射桿進入層狀巖石，在入射桿與巖石交界面、兩種巖石交界面及巖石與透射桿交界面發生反射、透射，繼而衍生二次透、反射，導致波形較多，如果應變片位置和單一均勻介質沖擊壓桿實驗中一樣，這些波形就可能復合在一起，無法分辨出波形的來源，導致基礎數據不足而不能計算應力。
技術實現要素：
為了解決上述技術問題，本發明提供一種層狀巖石沖擊試驗中應變片粘貼位置確定的方法，本發明可通過確定應變片粘貼位置實現不同位置的應變片獲取真實的應力波波形，為在動載荷下層狀巖石不同巖層動態力學特性的測定提供基礎數據。
本發明解決上述技術問題采用的技術方案包括以下步驟：
(1)利用超聲波檢查儀測量入射桿材質的波速vbar；
(2)利用超聲波檢查儀測量組成層狀巖石試樣的兩種巖層的不同波速v1、v2；
(3)測量組成層狀巖石試樣的兩種巖層的厚度Lr1、Lr2；
(4)測量入射桿長度Lin、透射桿長度Lt；
(5)計算超聲波在組成層狀巖石試樣的兩種巖層分別傳播所需要的時間t1、t2：
t1＝Lr1/v1、t2＝Lr2/v2
(6)利用SHPB沖擊壓桿系統作空沖試驗，測量入射波的波形及半周期T；
(7)則在入射桿上應變片粘貼位置為：
第一應變片在入射桿上距離右端頭為：Lin1＝vbarT+L0，L0＝0.2m；
第二應變片靠近試樣一端，與第一應變片的間距為：
△Lin2＝2vbart1；
第三應變片靠近試樣一端，與第二應變片的間距為：
△Lin3＝2vbart1；
(8)在透射桿上應變片粘貼位置為：
第一透射桿應變片距離透射桿與試樣接觸面為：Lt1＝vbarT；
第二透射桿應變片遠離試樣一端，與第一透射桿應變片的間距為：
△Lt2＝2vbart2。
本發明的技術效果在于：本發明通過確定應變片粘貼位置從而實現不同位置的應變片獲取不同應力波分離波形和復合波形，便于更好地分離復合波形，找到復合波形中的隱藏波形，為計算在動載荷下層狀巖石不同巖層動態力學強度等特性提供基礎數據。本發明具有過程簡便，易操作的優點。
附圖說明
圖1是本發明中試驗裝置的結構示意圖。
圖中：
1、高壓氣罐；2、沖頭；3、入射桿；4、第一應變片；
5、第二應變片；6、第三應變片；7、層狀巖石試件；8、第一透射桿應變片；9、第二透射桿應變片；10、透射桿；11、軸向靜壓加載裝置 12、數據采集處理系統。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
如圖1所示，本發明中提及的巖石力學試驗中應變片包括粘貼在入射桿上的第一應變片4、第二應變片5、第三應變片6和粘貼在透射桿上的第一透射桿應變片8、第二透射桿應變片9。
如何確定這五片應變片的位置，具體操作步驟如下：
(1)利用超聲波檢查儀測量入射桿材質的波速vbar；
(2)利用超聲波檢查儀測量組成層狀巖石試樣的兩種巖層的不同波速v1、v2；
(3)測量組成層狀巖石試樣的兩種巖層的厚度Lr1、Lr2；
(4)測量入射桿長度Lin、透射桿長度Lt；
(5)計算超聲波在組成層狀巖石試樣的兩種巖層分別傳播所需要的時間t1、t2：
t1＝Lr1/v1、t2＝Lr2/v2
(6)利用SHPB沖擊壓桿系統作空沖試驗，測量入射波的波形，包括半周期T。
(7)則在入射桿上應變片粘貼位置為：
第一應變片位置Lin1(距離入射桿與試樣接觸面)Lin1＝vbarT+L0
第二應變片位置△Lin2(靠近試樣一端、與第一應變片的間距)
△Lin2＝2vbart1
第三應變片位置△Lin3(靠近試樣一端、與第二應變片的間距)
△Lin3＝2vbart1
(8)在透射桿上應變片粘貼位置為：
第一透射桿應變片位置Lt1(距離透射桿與試樣接觸面)Lt1＝vbarT
第二透射桿應變片位置△Lt2(遠離試樣一端、與透射桿上第一應變片的間距)
△Lt2＝2vbart2。