从分布式损伤到在脆性爬行期间在岩石中的应变定位
Lintong Jiang1,2,3, Shihuai Zhang1,2,3, Shunchuan Wu4
1University of Science and Technology of China, State Key Laboratory of Precision Geodesy, School of Earth and Space Sciences, Hefei 230026, China.
低应力岩石爬行从分布式损伤过渡到通过摩擦滑动,而不是断裂的应变局部化. 这项研究揭示了断层核化进展和应力调节,为减轻地震危险提供了关于故障前体的见解.
科学领域:
- 地质物理学 地质物理学
- 岩石机械学 岩石机械学
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 在易碎的爬行过程中,从分布式损伤到岩石中应变局部化的过渡在机理上是不清楚的.
- 了解这种转变对于预测材料故障和减轻地震危险至关重要.
研究的目的:
- 阐明在脆性爬行过程中从分布式损伤过渡到岩石中应变局部化的机制.
- 开发一个基于物理的框架来解释易碎材料中的故障前体.
主要方法:
- 在聚乙烯板上进行单轴爬行实验,这些板上具有先前存在的封闭裂.
- 有限元素建模集成速度和状态依赖摩擦 (RSF) 与损伤力学.
- 对声辐射数据的分析,以追踪微裂变的演变.
主要成果:
- 低应力爬行由摩擦滑动和剪切应力再分配主导,由RSF调解,而不是断裂.
- 模拟成功地重现了微裂变的时空演变,显示了逐渐过渡到菌株局部化.
- 确定了微裂纹的四种应力调节模式,解释了应力集中和放松之间的竞争.
结论:
- 该研究通过将微观摩擦与宏观破裂联系起来,提供了基于物理的故障前体的解释.
- 这些发现对减轻地震危险和预测脆性材料故障有重大影响.
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