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3D打印岩体试样在温度下的变化与挑战

更新时间: 2024-10-23 16:27:23  查看次数: 91    
温度会让 3D 打印岩体试样的外观颜色和质量发生变化。随着温度升高,试样的颜色会从墨绿色变成褐黄色,最后变成焦黑色,质量损失也越来越大。不同温度作用下,3D 打印岩体试样的力学性能差别很大。它的单轴抗压强度和劈裂抗拉强度都是随着温度升高先变大后变小,在 150℃的时候达到最大值,这个温度就被定义为最优力学温度。当温度到 300℃的时候,3D 打印岩体试样就散成砂了,不能再承受重量了。通过微观试验分析发现,3D 打印岩体试样的物理力学性能随温度变化主要是因为胶水在高温下有了变化,随着温度升高,呋喃树脂胶经历了水分挥发、胶水重新分布、胶水挥发干结这些过程。
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3D 打印岩体试样破坏的时候是脆性的。对于有预制裂隙的 3D 打印岩体试样,一般会发生拉破坏、拉剪混合破坏、剪切破坏。其中裂隙倾角越接近 45°,试样就越容易发生剪切破坏;裂隙倾角越接近 45°或者 90°,试样就越容易发生张拉破坏。在荷载作用下,试样的破坏过程主要有压密、微裂纹出现、裂纹稳定扩展、贯通破坏这四个阶段。
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裂隙倾角、岩桥倾角、裂隙组合形式都会影响有预制裂隙的 3D 打印岩体试样的损伤破裂模式和物理力学性能。但是在荷载作用下,裂纹的扩展过程有很多共性:裂纹大多是因为应力集中在预制裂隙尖端产生的;翼裂纹大多是近似垂直于预制裂隙开始出现,并且沿着荷载加载的方向呈中心对称形式稳定发展;次生裂纹一般发展速度比较快。