基于等半径圆弧劈裂法的核石墨圆盘抗拉强度测量

林 广，马沁巍，刘广彦，孙立斌，史 力，马少鹏

(1. 北京理工大学 宇航学院，北京100081；2. 清华大学 核能与新能源技术研究院，北京100084；3. 上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院，上海200240)

核石墨是指在石油焦和沥青焦的混合物中加入黏结剂，经混合后，再经压制或振动成型，并经过高温石墨化形成的一种人造核级石墨。核石墨的各向异性因子小于1.05，可视为各向同性[1-2]，且拉压强度比值较高(约1/3)，是一种脆性材料[3]。核石墨作为中子慢化剂、反射层和结构支撑材料，广泛应用于核反应堆，尤其是高温气冷反应堆中[4]。由于是脆性材料，核石墨的抗拉强度是构件设计和应用过程中需要考虑的关键力学参数之一，所以，测量核石墨材料的抗拉强度显得尤为重要。

测量材料抗拉强度的方法主要有直接法和间接法2种。对于脆性材料，使用直接法测量存在试件不易加工、加载端易出现损伤断裂及偏心加载等问题，故脆性材料的抗拉强度测量通常使用间接法，即传统巴西劈裂法。传统巴西劈裂法由Carneiro[5]和Akazawa[6]最早用于测量混凝土材料的抗拉强度，随后用于测量岩石类脆性材料的抗拉强度。传统巴西劈裂法主要包括平板劈裂法、垫条劈裂法和ISRM(International Society for Rock Mechanics)标准圆弧劈裂法。平板劈裂法和垫条劈裂法的加载方式相近，主要是通过圆盘试件两端与试验机平压头直接接触，或在压头与圆盘试件之间放置一个直径远小于试件直径的钢条，形成集中载荷对径压缩圆盘的加载方式。由于试件加工、实验操作均比较方便，这2种方法被众多学者用于岩石材料抗拉强度的测量中[7-11]。……