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屈服軌跡分析旨在確定樣品材料的內(nèi)摩擦角和內(nèi)聚力,然后計(jì)算其在壓縮載荷下的整體強(qiáng)度。這是通過在預(yù)設(shè)的預(yù)剪切載荷下固結(jié)后測(cè)量樣品在各種載荷下的破壞強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)的。繪制不同載荷下材料的破壞強(qiáng)度,可以得出預(yù)剪切載荷下樣品的屈服軌跡。
該測(cè)試由屈服軌跡上每個(gè)點(diǎn)的三個(gè)部分組成:固結(jié)、穩(wěn)態(tài)和破壞分析。根據(jù)所使用的樣品池類型,可以在同一個(gè)樣品上生成故障點(diǎn),也可以為每個(gè)故障點(diǎn)使用新的樣品。由于每個(gè)點(diǎn)所需的時(shí)間以及樣品的磨損,通常使用3到5個(gè)點(diǎn)來生成屈服軌跡。如果使用時(shí)間合并,則在穩(wěn)態(tài)步驟之后會(huì)出現(xiàn)延遲時(shí)間。
Sample Consolidation Normal Load versus Time |
在穩(wěn)態(tài)步驟中,向樣品施加剪切應(yīng)力,直到測(cè)量的剪切力和樣品體積變得穩(wěn)定。對(duì)于線性電池,通過相對(duì)于上環(huán)以固定速率移動(dòng)電池的下環(huán)來施加剪切應(yīng)力。對(duì)于旋轉(zhuǎn)電池,蓋子以固定速率旋轉(zhuǎn)。穩(wěn)態(tài)點(diǎn)是剪切力變得穩(wěn)定的點(diǎn)。在穩(wěn)態(tài)點(diǎn),樣品相對(duì)于施加的壓縮載荷達(dá)到了可重復(fù)的穩(wěn)定密度。
Steady State Shear Force versus Time |
在分析步驟中,通過反轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力機(jī)制將剪切應(yīng)力減小到零。然后將正常載荷降低到稱為剪切載荷的預(yù)定水平,并再次施加剪切應(yīng)力。剪切力隨著樣品抵抗剪切而上升,直到達(dá)到最大剪切力。此時(shí),樣品失效,剪切力迅速下降。生成屈服點(diǎn)由最大剪切力和剪切載荷組成。
Static Failure Analysis Shear Force versus Time |
通過重復(fù)上述序列3至5次,生成了一系列產(chǎn)量點(diǎn),可以從中繪制產(chǎn)量軌跡。選擇屈服點(diǎn),使其位于屈服軌跡的線性部分。
Static Failure Points Shear Force versus Time |
進(jìn)行最小二乘回歸以計(jì)算產(chǎn)量軌跡的線性函數(shù)。計(jì)算線的斜率是內(nèi)摩擦角。線的截距就是凝聚力。從粘聚力、內(nèi)摩擦角和穩(wěn)態(tài)點(diǎn)出發(fā),利用莫爾-庫(kù)侖方程計(jì)算了無側(cè)限屈服強(qiáng)度和主固結(jié)應(yīng)力。
Static Yield Locus Shear Force versus Normal Load |
由于屈服點(diǎn)是通過測(cè)量同一樣品的幾個(gè)穩(wěn)態(tài)而產(chǎn)生的,因此用于強(qiáng)度計(jì)算的穩(wěn)態(tài)點(diǎn)是所有穩(wěn)態(tài)點(diǎn)的平均值。此外,為了考慮破壞分析過程中穩(wěn)態(tài)對(duì)測(cè)量剪切力的影響,可以根據(jù)其穩(wěn)態(tài)是高于還是低于平均值來調(diào)整測(cè)量剪切力。這被稱為按比例分配,可以校正每個(gè)屈服點(diǎn)測(cè)量的樣品密度變化。
壓縮性是使用樣品的初始密度和固結(jié)步驟后的密度計(jì)算的。
靜態(tài)屈服分析產(chǎn)生靜態(tài)或不移動(dòng)樣品的強(qiáng)度。這將是樣品靜止時(shí)筒倉(cāng)或斜槽中的情況。因此,為了使樣品流動(dòng),移動(dòng)樣品的力必須大于靜態(tài)屈服強(qiáng)度。