CN106404562A - 用于岩石ii型动态断裂韧度测试的试件及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于岩石II型动态断裂韧度测试的试件及测试方法，所述试件为带切槽的圆盘形试件，试件本体于同一直径对称的位置加工有两个形状大小相同的垂直于直径的矩形安装平面，所述切槽为两个位于试件本体同一直径上形状大小相同的切槽，切槽面沿试件侧面厚度方向和直径方向，开口伸向试件内部并贯穿试件的上下盘板面。将试件安装在霍普金森压杆测试装置的入射杆和透射杆之间，利用冲击杆对入射杆的前端面进行撞击，产生的应力波经设置在入射杆前端面上的波形整形片整形后通过入射杆作用于试件上，由设置在入射杆和透射杆上的应变片采集从撞击开始至试件失效整个过程的入射应变、反射应变以及透射应变，经计算得到岩石II型动态断裂韧度。

Description

用于岩石II型动态断裂韧度测试的试件及测试方法

技术领域

本发明属于岩石力学与工程领域，特别涉及用于岩石II型动态断裂韧度测试的试件及岩石II型动态断裂韧度测试方法。

背景技术

水利、交通、石油、矿业等工程领域均涉及到岩石材料的断裂问题。为了保障工程结构的安全性、稳定性，需要阻止断裂发生，而在爆破开挖、隧道掘进、油气开采中，又需要利用断裂现象来提高破岩效率。断裂韧度作为表征材料抵抗裂纹扩展能力的力学参数，在工程应用与理论研究中均具有重要的价值。根据裂纹体所受荷载的不同，可以将断裂分为I型、II型和III型三种基本模式。I型模式指的是张开型断裂，在此断裂模式下，裂纹尖端的I型应力强度因子K_I为正值，裂纹面将张开，值得注意的是，若K_I为负值则代表裂纹面受压，裂纹将闭合。II型模式对应面内剪切型断裂，在此断裂模式下，两个裂纹面会产生相对滑动，且滑动方向与裂纹前缘方向垂直。III型模式指的是面外剪切型(又称撕裂型)断裂，两个裂纹面的相对滑动方向与裂纹前缘方向平行。

近年来，众研究者对材料的断裂韧度测试进行了大量研究，但无论是在静态还是动态断裂实验中，现有的大多数研究针对的都是材料的纯I型断裂韧度，对于含II型和III型断裂模式的研究相对较少。然而，在实际工程中岩石材料发生纯I型断裂的概率较小，真实的断裂模式往往是复合型断裂，尤其是含有不可忽视的荷载分量-II型应力强度因子K_II。II型断裂韧度K_IIc作为一种基本材料参数，被广泛应用于岩石断裂数值模拟和工程结构的设计与评估中，因此，岩石K_IIc的测试与研究至关重要。

目前，在对岩石II型断裂韧度进行测试时，多数研究采用的是带边切槽的三点弯曲梁类型试件或内置裂隙的圆盘试件，研究者认为：只要裂纹尖端的应力强度因子在理论上满足“K_I＝0，K_II≠0”，测得的断裂韧度就是II型断裂韧度。而事实上，实际产生的裂纹并不沿着初始裂纹面扩展，断裂模式并非面内剪切型(II型)断裂(Ji WW,Pan PZ,Lin Q,etal..International Journal of Rock Mechanics Mining Sciences,2016,87:48–54)，因此“K_I＝0，K_II≠0”时计算出的断裂韧度并非真实的II型断裂韧度值。要产生真正的面内剪切型(II型)断裂，总是需要对裂纹施加围压或者负的K_I，而且不同围压或负的K_I条件下测得的K_IIc并不相同。

CN105784505A公开了自对中式双面剪切试验装置及Ⅱ型断裂韧性测试方法，该方法采用的试件为单边双切口长方体试件，需要配合包括试样盒、法向压块、位置调节杆、反力支架、法向力加载装置、水平传力杆等的试验装置进行测试，实验装置的结构相对复杂，并且，在计算断裂韧度时未考虑法向荷载或者I型应力强度因子K_I的影响，此外，采用该试验装置不能测试高加载率条件下的动态断裂韧度。CN104048883A公开了测试脆性材料动态剪切断裂韧度的方法及其实施装置，该发明需要在圆柱型试件的两端预制一定深度的圆形裂缝，此裂缝的制作十分困难，且该发明需要在霍普金森杆上增设围压装置，实验装置的结构和操作均较为复杂，不便于工程应用。

综上所述，现有的对岩石II型断裂韧度进行测试的方法主要存在以下不足：(1)假定“K_I＝0，K_II≠0”时产生的裂纹会沿着初始裂纹面扩展，假定发生的断裂为面内剪切型(II型)断裂，但实际上产生的裂纹并不会沿着初始裂纹面扩展，试件的断裂模式实际上仍为张开型(I型)模式，而并非面内剪切型(II型)模式；(2)大多是在材料实验机上进行静态或者准静态加载条件下的实验测定，而关于高加载率条件下的动态断裂韧度测试十分缺乏；(3)要使新生成的裂纹沿着初始裂纹面扩展，以保障测得真实的面内剪切型(II型)断裂韧度，通常需要增加额外的围压装置，实验装置较为复杂，实验过程完成起来也较为困难。

发明内容

针对现有岩石II型动态断裂韧度测试试件结构复杂、在岩石II型动态断裂韧度测试时需要配合结构复杂的辅助装置施加围压以及测试操作复杂的技术现状，本发明旨在提供用于岩石II型动态断裂韧度测试的试件及岩石II型动态断裂韧度测试方法，以简化岩石II型动态断裂韧度测试试件的结构和岩石II型动态断裂韧度测试方法。

本发明提供的用于岩石II型动态断裂韧度测试的试件，所述试件为带切槽的圆盘形试件，圆盘形试件本体于同一直径对称的位置加工有两个形状与大小均相同的垂直于所述直径的矩形安装平面，所述切槽为两个位于圆盘形试件本体同一直径上形状大小相同的切槽，切槽面沿圆盘形试件侧面厚度方向和直径方向，开口伸向圆盘形试件内部并贯穿圆盘形试件的上下盘板面，切槽方向面与安装平面法线之间的夹角θ为10°～90°。

上述试件的技术方案中，圆盘形试件本体的半径至少为25mm。

上述试件的技术方案中，圆盘形试件本体的厚度与圆盘形试件本体的半径之比为0.6～1.0。

上述试件的技术方案中，安装平面为贯穿圆盘形试件本体上下盘的板面。

上述试件的技术方案中，安装平面的宽度与圆盘形试件本体的半径之比为0.35～0.52。

上述试件的技术方案中，切槽的深度与圆盘形试件本体的半径之比为0.4～0.6。

上述试件的技术方案中，切槽的宽度不超过1mm。

本发明提供的岩石II型动态断裂韧度测试方法，该方法使用上述试件，包括以下步骤：

①将试件安装在霍普金森压杆测试装置的入射杆和透射杆之间，使入射杆的后端面、透射杆的前端面分别夹住试件的两个安装平面，利用霍普金森压杆测试装置的冲击杆对入射杆的前端面进行撞击，应力波经设置在入射杆前端面上的波形整形片的整形作用后通过入射杆作用于试件上，应力波在试件上经历反射和透射现象，使用设置在入射杆和透射杆上的应变片采集从撞击开始至试件失效整个过程的入射应变、反射应变以及透射应变；

②按式(I)计算荷载随时间的变化值P(t)，

式(I)中，E和A分别为入射杆、透射杆的弹性模量和横截面积，ε_i(t)、ε_r(t)分别为入射杆上的应变片测得的入射和反射应变随时间的变化值，ε_t(t)为透射杆上的应变片测得的透射应变随时间的变化值；

然后按式(II)、(Ⅲ)计算I型应力强度因子K_I随时间t的变化值K_I(t)、II型应力强度因子K_II随时间t的变化值K_II(t)，K_II(t)的最大值即为岩石II型动态断裂韧度K_IIc，K_II(t)的峰前直线段的斜率为相应的动态加载率K_I(t)的最小值为相应的使裂纹闭合的I型应力强度因子K_Ic，

式(II)、(Ⅲ)中，Y_I和Y_II分别为无量纲的I型与II型应力强度因子，a为切槽的深度，B为圆盘形试件本体的厚度，R为圆盘形试件本体的半径，Y_I与Y_II利用有限元数值软件计算得到。

上述测试方法的技术方案中，无量纲的I型和II型应力强度因子Y_I和Y_II的大小与试件上切槽的深度、试件本体的厚度、安装平面的宽度、切槽的槽面与安装平面法线方向的夹角大小等因素有关，利用有限元数值软件计算无量纲的I型和II型应力强度因子Y_I和Y_II的方法如下：

在工程界常用的ANSYS或ABAQUS等有限元数值计算软件中，建立与试件成任一比例的有限元数值模型，在试件的有限元数值模型的两个安装平面上施加任意大小的一对压缩荷载P，然后利用有限元数值计算软件计算输出裂纹尖端的I型和II型应力强度因子K_I和K_II，通过式(IV)和(V)计算得到无量纲的I型和II型应力强度因子Y_I和Y_II，

式(IV)和(V)中，B′、R′和a′为试件的有限元数值模型的几何参数，与试件中B、R和a的物理意义相同，并且这些对应的几何参数之间均呈同一比例。

上述测试方法的技术方案中，试件失效是指试件被破坏完全失去承载能力。

上述测试方法的技术方案中，通过改变冲击杆的撞击速度，可得到宽范围的高加载率条件下的岩石II型动态断裂韧度。

上述测试方法的技术方案中，通过改变试件上切槽的槽面与安装平面法线方向的夹角、安装平面宽度、切槽的深度等，可实现宽范围K_I(负值)下的II型动态断裂韧度测试。

实施上述岩石II型动态断裂韧度测试方法的霍普金森压杆测试装置，主要包括冲击杆发射装置、冲击杆、气室、设置在入射杆前端面上的波形整形片、入射杆、透射杆、贴附在入射杆和透射杆上的应变片、数据采集处理系统和吸收杆，所述冲击杆位于气室中，冲击杆发射装置位于气室前端、入射杆的前端与气室的后端对应，入射杆的后端与透射杆的前端相对设置形成夹持试件的夹持副，贴附在入射杆和透射杆表面的应变片与数据采集处理系统连接，透射杆的后端与吸收杆的前端相对设置。

上述霍普金森压杆测试装置中，入射杆和透射杆为钢质实心杆，入射杆和透射杆的杆径相等，波形整形片为直径20～50mm、厚度约为3mm的铜质圆形垫片。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明提供了一种新型结构的用于岩石II型动态断裂韧度测试的试件，该试件为设有矩形安装平面和直形边切槽的圆盘形试件，可由工地现场钻取的圆柱形岩芯经简单切割后制作得到，与现有的两端带圆形切槽的圆柱形试件相比，本发明所述试件的结构更为简单，制作时切割加工量小、加工难度低。

2.利用本发明所述用于岩石II型动态断裂韧度测试的试件，能保证裂纹沿着初始裂纹面扩展，因此能测得岩石的真实II型断裂韧度，使用该试件配合动力实验常用的霍普金森压杆装置即可实现对裂纹在动态的、高加载率条件下的II型加载，不但不需要增设额外的围压装置，而且加载操作简单，加之在圆盘形试件本体上设计了安装平面，安装平面的设计有助于避免高加载率下圆盘形试样加载端部容易产生次生断裂的问题，能确保试样由预制切槽裂缝端部起裂，并有助于实现动态力平衡，保障了实验加载的有效性和成功率。

3.本发明还提供了利用上述试件进行岩石II型动态断裂韧度测试的方法，该方法利用本发明提供的试件配合动力实验常用的霍普金森压杆装置即可实现加载，该方法的操作过程和岩石II型动态断裂韧度的计算过程也十分简单，并且该方法能测试到岩石的真实II型断裂韧度，因此该方法在试件制作、设备需求、试验过程和经费投入上都具有较大的优势，本发明有效简化了岩石II型动态断裂韧度测试方法的操作和计算过程，有助于解决工程中对准确和简便的岩石II型动态断裂韧度测试方法的实际需求，实用性强，有利于推广应用。

4.本发明所述岩石II型动态断裂韧度测试方法的操作简单，试验过程中只需通过霍普金森压杆装置的数据采集处理系统记录从撞击开始至试件失效整个过程的入射应变、反射应变以及透射应变，即可计算出岩石II型动态断裂韧度和相应的I型应力强度因子以及相应的动态加载率，并且，通过改变冲击杆的撞击速度，可得到宽范围的高加载率条件下的II型动态断裂韧度，通过改变试件上切槽的槽面与安装平面法线方向的夹角、安装平面宽度、切槽的深度等，可以实现宽范围K_I(负值)下的II型动态断裂韧度测试，具有适用范围广的优势。

附图说明

图1是本发明所述试件的结构示意图；

图2是本发明所述试件在霍普金森压杆测试装置上的安装示意图；

图3是实施例1中不同度θ角度对应的Y_I和Y_II取值曲线图；

图中，1—圆盘形试件本体、2—安装平面、3—切槽、4—冲击杆、5—冲击杆发射装置、6—气室、7—波形整形片、8—入射杆、9—透射杆、10—应变片、11—数据采集处理系统、12—吸收杆、13—试件，R—圆盘形试件本体的半径、H—安装平面的宽度、a—切槽的深度、θ—切槽的槽面与安装平面法线方向的夹角、β—安装平面对应的圆心角。

具体实施方式

以下通过实施例并结合附图对本发明所述用于岩石II型动态断裂韧度测试的试件及岩石II型动态断裂韧度测试方法作进一步说明。有必要在此指出，下面的实施例只是用于更好地阐述本发明的工作原理及其实际应用，以便于其它领域的技术人员将本发明用于其领域的各种设施中，并根据各种特定用途的设想进行改进。尽管本发明已通过文字揭露其首选实施方案，但通过阅读这些技术文字说明可以领会其中的可优化性和可修改性，并在不偏离本发明的范围和精神上进行改进，但这样的改进应仍属于本发明权利要求的保护范围。

实施例1

本实施例中，用于岩石II型动态断裂韧度测试的试件的结构示意图如图1所示，该试件由施工现场钻取的圆柱形岩芯经金刚石切片机切割制作而成。

用于岩石II型动态断裂韧度测试的试件，该试件包括圆盘形试件本体1，圆盘形试件本体的半径R＝25mm、厚度B＝20mm，试件本体上设有两个切槽3，圆盘形试件本体1上加工有两个形状与大小均相同的矩形安装平面2，两安装平面通过去除部分圆盘形试件本体形成，垂直于圆盘形试件本体的同一直径且贯穿试件本体的上下盘板面，安装平面的宽度H与圆盘形试件本体的半径R之比为0.35，安装平面对应的圆心角β约20°，安装平面的宽度H＝8.75mm；所述切槽3为两个且形状大小相同，切槽方向沿圆盘形试件本体侧面的厚度方向和直径方向，开口伸向圆盘形试件本体内部并贯穿试件本体的上下盘板面，即两个切槽3位于垂直圆盘形试件本体盘板面的同一直径平面内，切槽的槽面与安装平面法线方向的夹角θ为10°，切槽的深度a＝12.5mm，切槽的宽度为1mm。

实施例2

本实施例中，用于岩石II型动态断裂韧度测试的试件的结构示意图如图1所示，该试件由施工现场钻取的圆柱形岩芯经金刚石切片机切割制作而成。

用于岩石II型动态断裂韧度测试的试件，该试件包括圆盘形试件本体1，圆盘形试件本体的半径R＝50mm、厚度B＝30mm，试件本体上设有两个切槽3，圆盘形试件本体1上加工有两个形状与大小均相同的矩形安装平面2，两安装平面通过去除部分圆盘形试件本体形成，垂直于圆盘形试件本体的同一直径且贯穿试件本体的上下盘板面，安装平面的宽度H与圆盘形试件本体的半径R之比为0.52，即安装平面的宽度H＝26mm；所述切槽3为两个且大小与形状均相同，切槽方向沿圆盘形试件本体侧面的厚度方向和直径方法，开口伸向圆盘形试件本体内部并贯穿试件本体的上下盘板面，即两个切槽3位于垂直圆盘形试件本体盘板面的同一直径平面内，切槽的槽面与安装平面法线方向的夹角θ＝90°，切槽的深度a＝30mm，切槽的宽度为1mm。

实施例3

本实施例中，用于岩石II型动态断裂韧度测试的试件的结构示意图如图1所示，该试件由施工现场钻取的圆柱形岩芯经金刚石切片机切割制作而成。

用于岩石II型动态断裂韧度测试的试件，该试件包括圆盘形试件本体1，圆盘形试件本体的半径R＝25mm、厚度B＝25mm，试件本体上设有两个切槽3，圆盘形试件本体1上加工有两个形状与大小均相同的矩形安装平面2，两安装平面通过去除部分圆盘形试件本体形成，垂直于圆盘形试件本体的同一直径且贯穿试件本体的上下盘板面，安装平面的宽度H与圆盘形试件本体的半径R之比为0.4，即安装平面的宽度H＝10mm；所述切槽3为两个且形状相同，切槽沿圆盘形试件本体侧面的厚度方向向试件本体中心线开口、向本体内部延伸并贯穿试件本体的上下端面，即两个切槽3位于垂直圆盘形试件本体盘板面的同一直径平面内，切槽的槽面与安装平面法线方向的夹角θ为30°，切槽的深度a＝10mm，切槽的宽度为0.8mm。

实施例4

本实施例中，采用实施例1所述试件配合霍普金森压杆测试装置测试岩石II型动态断裂韧度。

霍普金森压杆测试装置主要包括冲击杆发射装置5、冲击杆4、气室6、设置在入射杆前端面上的波形整形片7、入射杆8、透射杆9、贴附在入射杆和透射杆上的应变片10、数据采集处理系统11和吸收杆12，所述冲击杆4位于气室6中，冲击杆发射装置5位于气室前端、入射杆8的前端与气室的后端对应，入射杆8的后端与透射杆9的前端相对设置形成夹持试件13的夹持副，贴附在入射杆和透射杆中段表面的应变片10与数据采集处理系统11连接，透射杆9的后端与吸收杆12的前端相对设置，所述入射杆8和透射杆9均为杆径＝100mm的钢质实心杆，波形整形片7是直径为30mm、厚度为3mm的铜质圆形垫片。

岩石II型动态断裂韧度的测试过程如下：

①如图2所示，将试件13夹持在霍普金森压杆测试装置的入射杆8和透射杆9之间，使入射杆后端面、透射杆的前端面分别夹住试件的两个安装平面，启动冲击杆发射装置5的触发机构使冲击杆4对入射杆的前端面进行撞击，应力波经设置在入射杆前端面上的波形整形片的整形作用后通过入射杆作用于试件位于入射杆一端的安装平面上，应力波在安装平面表面发生透射和反射现象，透射波沿着试件到达试件位于透射杆一端的安装平面上，再次经历透射和反射现象，部分应力波会反射回试件内部，如此经过多次透射和反射现象后最终会在试件的两端达到动力平衡，使用设置在入射杆和透射杆上的应变片采集从撞击开始至试件失效整个过程的入射应变、反射应变以及透射应变并传输至数据采集处理系统11中。

本实施例中，具体测试切槽的槽面与安装平面法线方向的夹角θ分别为20°、30°、40°、50°、60°、70°和80°时的岩石II型动态断裂韧度，即步骤①在进行实验时共需要7块结构如实施例1所述的试件，只是各试件的切槽的槽面与安装平面法线方向的夹角θ为20°、30°、40°、50°、60°、70°和80°。

②采用有限元数值软件计算20°≤θ≤80°时的无量纲I型和II型应力强度因子Y_I和Y_II

利用有限元数值软件计算无量纲的I型和II型应力强度因子Y_I和Y_II的方法如下：

在工程界常用的ANSYS或ABAQUS等有限元数值计算软件中，建立与试件成任一比例的有限元数值模型，在试件的有限元数值模型的两个安装平面上施加任意大小的一对压缩荷载P，然后利用有限元数值计算软件计算输出裂纹尖端的I型和II型应力强度因子K_I和K_II，通过式(IV)和(V)计算得到无量纲的I型和II型应力强度因子Y_I和Y_II，

式(IV)和(V)中，B′、R′和a′为试件的有限元数值模型的几何参数，与试件中B、R和a的物理意义相同，并且这些对应的几何参数之间均呈同一比例。

计算结果如图3所示，由图3可知，当试件的切槽的槽面与安装平面法线方向的夹角θ为20°、30°、40°、50°、60°、70°和80°时，无量纲的I型应力强度因子Y_I和II型应力强度因子Y_II如表1所示。

表1θ为20°、30°、40°、50°、60°、70°和80°时的Y_I和Y_II

③将入射杆、透射杆的弹性模量和横截面积，以及步骤①记录的ε_i(t)、ε_r(t)、ε_t(t)值代入式(I)，可计算得到荷载随时间的变化值P(t)。

将计算得到的P(t)，试件的几何参数a、B和R，以及步骤②中有限元数值软件计算得到的Y_I与Y_II值代入式(II)、(Ⅲ)中，可计算出I型应力强度因子K_I随时间t的变化值K_I(t)、II型应力强度因子K_II随时间t的变化值K_II(t)，K_II(t)的最大值即为岩石II型动态断裂韧度K_IIc，K_II(t)的峰前直线段的斜率为相应的动态加载率K_I(t)的最小值为相应的使裂纹闭合的I型应力强度因子K_Ic。

Claims (10)

1.用于岩石II型动态断裂韧度测试的试件，为带切槽(3)的圆盘形试件(1)，其特征在于圆盘形试件本体于同一直径对称的位置加工有两个形状与大小均相同的垂直于所述直径的矩形安装平面(2)，所述切槽(3)为两个位于圆盘形试件本体同一直径上形状大小相同的切槽，切槽方向沿圆盘形试件侧面厚度方向和直径方向，开口伸向圆盘形试件内部并贯穿圆盘形试件的上下盘板面，切槽方向面与安装平面的法线之间的夹角θ为10°～90°。

2.根据权利要求1所述用于岩石II型动态断裂韧度测试的试件，其特征在于圆盘形试件本体的半径(R)至少为25mm。

3.根据权利要求2所述用于岩石II型动态断裂韧度测试的试件，其特征在于圆盘形试件本体的厚度与圆盘形试件本体的半径(R)之比为0.6～1.0。

4.根据权利要求1至3之一所述用于岩石II型动态断裂韧度测试的试件，其特征在于安装平面为贯穿圆盘形试件本体上下盘板面的平面。

5.根据权利要求4所述用于岩石II型动态断裂韧度测试的试件，其特征在于安装平面的宽度(H)与圆盘形试件本体的半径(R)之比为0.35～0.52。

6.根据权利要求1至3之一所述用于岩石II型动态断裂韧度测试的试件，其特征在于切槽的深度(a)与圆盘形试件本体的半径(R)之比为0.4～0.6。

7.根据权利要求6所述用于岩石II型动态断裂韧度测试的试件，其特征在于切槽的深度(a)与圆盘形试件本体的半径(R)之比为0.4～0.6。

8.根据权利要求6所述用于岩石II型动态断裂韧度测试的试件，其特征在于切槽的宽度不超过1mm。

9.利用权利要求1至8之一所述试件测试岩石II型动态断裂韧度的方法，其特征在于包括以下步骤：

①将试件(1)安装在霍普金森压杆测试装置的入射杆(8)和透射杆(9)之间，使入射杆的后端面、透射杆的前端面分别夹住试件的两个安装平面，利用霍普金森压杆测试装置的冲击杆(4)对入射杆的前端面进行撞击，应力波经设置在入射杆前端面上的波形整形片的整形作用后通过入射杆作用于试件上，应力波在试件上经历反射和透射，利用设置在入射杆和透射杆上的应变片采集从撞击开始至试件失效整个过程的入射应变、反射应变以及透射应变；

②按式(I)计算荷载随时间的变化值P(t)，

$P\left(t\right)=\frac{EA}{2}\[{\mathrm{\ϵ}}_i\left(t\right)+{\mathrm{\ϵ}}_r\left(t\right)+{\mathrm{\ϵ}}_t\left(t\right)\]---\left(I\right)$

式(I)中，E和A分别为入射杆、透射杆的弹性模量和横截面积，ε_i(t)、ε_r(t)分别为入射杆上的应变片测得的入射和反射应变随时间的变化值，ε_t(t)为透射杆上的应变片测得的透射应变随时间的变化值；

然后按式(II)、(Ⅲ)计算I型应力强度因子K_I随时间t的变化值K_I(t)、II型应力强度因子K_II随时间t的变化值K_II(t)，K_II(t)的最大值即为岩石II型动态断裂韧度K_IIc，K_II(t)的峰前直线段的斜率为相应的动态加载率K_I(t)的最小值为相应的使裂纹闭合的I型应力强度因子K_Ic，

$K_I\left(t\right)=\frac{P\left(t\right)\sqrt{\mathrm{\π}a}}{BR}{Y}_I---\left(II\right)$

$K_{II}\left(t\right)=\frac{P\left(t\right)\sqrt{\mathrm{\π}a}}{BR}{Y}_{II}---\left(III\right)$

式(II)、(Ⅲ)中，Y_I和Y_II分别为无量纲的I型与II型应力强度因子，a为切槽的深度，B为圆盘形试件本体的厚度，R为圆盘形试件本体的半径。

10.根据权利要求9所述测试岩石II型动态断裂韧度的方法，其特征在于Y_I与Y_II利用有限元数值软件计算得到。