
深部岩石断裂激光超快测量系统主要由加载系统、脉冲激光光源、成像系统组成。其中,加载系统主要实现样品荷载输入直至破坏;脉冲激光光源提供超短脉冲激光作为光源;成像系统与计算机连接捕捉断裂全过程的图像。
实验系统功能
实现脆性岩石断裂全过程的过程捕捉,且时间分辨在皮秒量级。
基于光弹性原理,可实现类岩石(光弹性)材料复杂结构体全场剪应力分布在断裂过程中的捕捉。
根据国际岩石力学协会推荐方法测量岩石I型断裂韧性,抗拉强度。
主要技术参数
大恒光电18W皮秒激光器:平均功率≥18W@重复频率≥500kHz;脉冲宽度<25ps;光斑直径达到2mm,容许偏差<1mm;发散角<1mrad;激光器偏振度达到2000:1;光斑模式需为TEM00,且同时满足M2<1.2;光斑圆度>90%;激光的中心波长为532nm。
Phantom 高速相机:全幅分辨率1280×960;全幅拍摄速率8420帧/秒;最高拍摄速率320000帧/秒;内置高速缓存DRAM 18GB;最小曝光时间1微秒。
MTS精密50kN加载仪:额定力值50000N;精度: 0.5级;1000 Hz的数据采样速率;1000 Hz的闭环控制速率;
样品尺寸:根据国际石力学协会推荐方法,样品的几何尺寸应在表1的范围内,样品应用线切割等方式制作预制裂纹。
Table 1. The geometrical dimensions of SCB specimens
Descriptions | Geometrical dimensions recommended by ISRM |
Thickness (B) | 30 mm or larger of 0.4 D |
Diameter (D) | Larger of 10 × grain size or 76 mm |
Span length (S) | 0.5 ≤ S/2R ≤ 0.8 |
Pre-crack length (a) | 0.4 ≤ a/R ≤ 0.6 |