从简单实验完全表征水泥基材料断裂性能指南
软凝聚态物质
2026-05-13 v1 材料科学
摘要
围绕弹性脆性材料断裂核生成与传播的最新认识，本文提出一套三项简单实验，以测量支撑任意单调准静态加载条件下水泥基材料结构中裂纹何时何处萌发和传播的三个宏观材料属性。第一项实验为圆柱体试样的单轴压缩测试，可提取弹性性能——即亚弹性模量和泊松比，以及单轴压缩强度。第二项实验为材料圆盘上的巴西试样（Brazilian test），采用平板进行，以确定单轴拉伸强度。掌握单轴压缩和单轴拉伸强度后，可通过插值（例如Drucker-Prager拟合）估算材料强度面。第三项实验为不锋钢棱柱测试（wedge split test）于不锋钢棱柱上进行，可获得断裂韧性。我们通过对3D可打印水泥混合物制成的无不锋钢棱柱和有不锋钢棱柱的梁体进行的四点弯曲和三点弯曲测试的直接比较，表明来自所提出实验获得的弹性、强度和韧性参数足以预测任何结构（前提是尺度分离）在任意单调准静态加载下的断裂 nucle 化和传播。
引用
@article{arxiv.2605.10961,
title = {A Guide to Fully Characterize the Fracture Properties of Cementitious Materials from Simple Experiments},
author = {Subhrangsu Saha and Bruce J. Moore and Ben Manaugh and Jeffery R. Roesler and Oscar Lopez-Pamies},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.10961},
year = {2026}
}