基于等半徑圓弧劈裂法的核石墨圓盤抗拉強度測量

林 廣，馬沁巍，劉廣彥，孫立斌，史 力，馬少鵬

(1. 北京理工大學 宇航學院，北京100081；2. 清華大學 核能與新能源技術研究院，北京100084；3. 上海交通大學 船舶海洋與建筑工程學院，上海200240)

核石墨是指在石油焦和瀝青焦的混合物中加入黏結劑，經混合后，再經壓制或振動成型，并經過高溫石墨化形成的一種人造核級石墨。核石墨的各向異性因子小于1.05，可視為各向同性[1-2]，且拉壓強度比值較高(約1/3)，是一種脆性材料[3]。核石墨作為中子慢化劑、反射層和結構支撐材料，廣泛應用于核反應堆，尤其是高溫氣冷反應堆中[4]。由于是脆性材料，核石墨的抗拉強度是構件設計和應用過程中需要考慮的關鍵力學參數之一，所以，測量核石墨材料的抗拉強度顯得尤為重要。

測量材料抗拉強度的方法主要有直接法和間接法2種。對于脆性材料，使用直接法測量存在試件不易加工、加載端易出現損傷斷裂及偏心加載等問題，故脆性材料的抗拉強度測量通常使用間接法，即傳統巴西劈裂法。傳統巴西劈裂法由Carneiro[5]和Akazawa[6]最早用于測量混凝土材料的抗拉強度，隨后用于測量巖石類脆性材料的抗拉強度。傳統巴西劈裂法主要包括平板劈裂法、墊條劈裂法和ISRM(International Society for Rock Mechanics)標準圓弧劈裂法。平板劈裂法和墊條劈裂法的加載方式相近，主要是通過圓盤試件兩端與試驗機平壓頭直接接觸，或在壓頭與圓盤試件之間放置一個直徑遠小于試件直徑的鋼條，形成集中載荷對徑壓縮圓盤的加載方式。由于試件加工、實驗操作均比較方便，這2種方法被眾多學者用于巖石材料抗拉強度的測量中[7-11]。……