(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210552531.6 (22)申请日 2022.05.19 (71)申请人 山东科技大 学 地址 266590 山东省青岛市黄岛区前湾港 路579号 (72)发明人 邢明录　尹延春　张巍　郭伟耀　 赵同彬　刘亚鑫　陈仕伟　 (74)专利代理 机构 青岛智地领创专利代理有限 公司 37252 专利代理师 张凯 (51)Int.Cl. G01N 3/08(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 利用圆环变形法测量岩石拉伸应变及其力 学参数的方法 (57)摘要 本发明提供了一种利用圆环变形法测量岩 石拉伸应变及其力学参数的方法， 涉及岩石力学 试验技术领域。 该方法包括： 在圆环试样内安装 变形传感器， 并保证传感器与试样内孔紧密接 触； 利用试验机对圆环试样进行径向加载， 并监 测试样压缩过程中内孔直径在与载荷平行方向 上的变形量， 获得岩石及类岩石材料圆环试样载 荷与孔内竖向变形量之间的关系曲线； 根据曲线 获得岩石材料的拉伸应变值、 极限拉伸断裂应 变、 弹性模量和抗拉强度。 该方法有效利用了圆 环试样试验的优点， 克服了岩石及类岩石材料拉 伸力学参数测量中平面应力状态及应变点测数 据误差大的影响， 提高了测量的精度， 为进一步 分析材料的抗拉强度等 参数提供了依据。 权利要求书2页 说明书8页 附图2页 CN 114965055 A 2022.08.30 CN 114965055 A 1.一种利用圆环变形法测量岩石拉伸应变及其力学参数的方法， 其特征在于， 步骤包 括： S1.在圆环试样的孔内安装变形传感器， 变形传感器与试样的孔内壁紧密接触； S2.利用试验机对圆环试样进行径向加载， 并监测试样压缩过程中内孔直径在与载荷 平行方向上的变形量； S4.确定圆环试样材 料圆环试样载荷与孔内竖向变形量之间的关系曲线； S5.根据关系曲线计算圆环试样材料的拉伸应变值、 极限拉伸断裂应变、 弹性模量和抗 拉强度。 2.根据权利要求1所述的一种利用圆环变形法测量岩石拉伸应变及其力学参数的方 法， 其特征在于， 所述变形传感器包括断裂力学引伸计、 加长铝杆、 弹簧和弧形触头， 断裂力 学引伸计的测 量端安装平行 的两个加长铝杆， 加长铝杆的另一端分别安装弧形触头， 加长 铝杆之间设置弹簧。 3.根据权利要求2所述的一种利用圆环变形法测量岩石拉伸应变及其力学参数的方 法， 其特征在于， 所述弹簧套设在限位螺丝上， 限位螺丝连接两个加长铝杆； 所述限位螺丝 在一端设置 螺纹， 设置 螺纹一端与加长铝杆 上的螺孔连接 。 4.根据权利要求1所述的一种利用圆环变形法测量岩石拉伸应变及其力学参数的方 法， 其特征在于， 所述拉伸应变值的计算中， 平面应力状态的圆环试件是由弹性梁弯曲而 成， 选取圆环 弯曲的中性层， 弯曲过程中 中性层发生偏移。 5.根据权利要求4所述的一种利用圆环变形法测量岩石拉伸应变及其力学参数的方 法， 其特征在于， 所述拉伸应 变值计算方式为： 其中， εA为圆环试样内径与其所受径向载荷作用线交点处的拉伸应变， 单位为 μ ε； R为圆 环试样外径， 单位为mm； r为圆环试样内径， 单位为mm； δ1为圆环内径的竖向变形量单位为 mm； β 为综合影响系数。 6.根据权利要求1所述的一种利用圆环变形法测量岩石拉伸应变及其力学参数的方 法， 其特征在于， 所述极限拉伸断裂应变计算中， 脆性材料在宏观裂纹萌生时伴随着载荷的 跌落， 确定圆环 径向压缩的最大 载荷Pmax计算获得极限拉伸断裂 应变 εt。 7.根据权利要求6所述的一种利用圆环变形法测量岩石拉伸应变及其力学参数的方 法， 其特征在于， 所述极限拉伸断裂 应变的计算方式为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114965055 A 2其中， δ 为极限载荷所对应的圆环内径的竖向变形量， 单位 为mm。 8.根据权利要求1所述的一种利用圆环变形法测量岩石拉伸应变及其力学参数的方 法， 其特征在于， 所述弹性模量的计算方式为： 其中， ka为铝制圆环试样载荷与孔内竖向变形量之间的关系曲线中弹性阶段的斜率， kr 为圆环试样径向载荷与孔内竖向变形量之间的关系曲线中弹性阶段的斜率， E铝为铝的弹性 模量。 9.根据权利要求1所述的一种利用圆环变形法测量岩石拉伸应变及其力学参数的方 法， 其特征在于， 所述 抗拉强度的计算方式为： 其中， σt为抗拉强度， 单位MPa。 10.根据权利要求1至9任一项所述的一种利用圆环变形法测量岩石拉伸应变及其力学 参数的方法， 其特征在于， 应用于岩石或类岩石的拉伸应变值、 极限拉伸断裂应变、 弹性模 量和抗拉强度测量中。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114965055 A 3