涂抹凡士林和聚四氟乙烯（PTFE）板具有一个单一的关键功能：减少摩擦。通过在机械压头和样品之间形成润滑层，该技术最大限度地减少了加载过程中的摩擦阻力。这确保了施加的力能够均匀传递，防止测试伪影扭曲结果。
核心要点：接触表面的摩擦会产生人为的“锁定”效应，从而扭曲应力在样品中的传递方式。凡士林-聚四氟乙烯组合充当边界破坏者，防止干扰性剪切应力，并确保材料失效仅由岩石的实际结构和应力条件驱动。
摩擦控制的力学原理
消除表面阻力
当压头直接接触岩石样品时，两个表面的微观粗糙度会产生显著的摩擦。
这种阻力会阻碍样品端部在被压缩时的自然膨胀。
通过插入涂有凡士林的聚四氟乙烯板，您引入了一个滑动系统，该系统有效地将样品的表面与钢压头的刚性分离。
防止干扰性剪切应力
没有润滑，样品端部的摩擦会产生剪切应力。
这些应力作用在接触表面上，对样品端部产生约束。
这种约束会改变内部应力场，通常会导致材料真实强度和行为的数据不准确。
确保数据完整性
均匀的压力传递
压缩测试的主要目标是对材料施加均匀的载荷。
润滑层确保施加的压力能够均匀地传递到样品中，而不会产生边缘效应。
这种均匀性使材料能够自然变形，而不是被人为地受到测试设备的约束。
隔离真实的失效机制
为了进行准确的研究，样品的断裂必须严格受预设的原位应力和岩石结构的控制。
如果存在摩擦，断裂的起始可能由机器的边界条件引起，而不是由岩石本身引起。
使用凡士林和聚四氟乙烯可确保断裂的扩展是材料特性的真实反映。
理解权衡
制备敏感性
虽然这种方法提高了准确性，但它引入了关于应用一致性的变量。
如果凡士林涂抹不均匀或聚四氟乙烯板起皱，可能会产生局部压力点。
该层必须完全光滑，以避免引入您试图防止的那种不均匀性。
稳定性风险
将摩擦降低到接近零的水平有时会导致不稳定。
如果压头与加载轴不完全垂直，"光滑"的界面可能会导致样品横向滑动。
在使用聚四氟乙烯等高效润滑剂时，对齐精度变得更加关键。
为您的实验做出正确的选择
为了最大限度地提高测试数据的有效性，请考虑以下建议：
- 如果您的主要重点是应力分析：确保凡士林层薄而均匀，以防止干扰性剪切应力改变应力场。
- 如果您的主要重点是断裂形态：使用高质量的聚四氟乙烯板，以确保断裂扩展仅由岩石结构控制，而不是表面摩擦。
通过消除表面摩擦，您将机械测试从机器交互的测量转变为材料现实的真实测量。
总结表：
| 特征 | 在压缩测试中的功能 | 对数据准确性的影响 |
|---|---|---|
| 凡士林层 | 提供主要的润滑作用 | 最大限度地减少微观表面阻力 |
| 聚四氟乙烯板 | 充当滑动系统界面 | 防止人为约束和边缘效应 |
| 摩擦控制 | 将压头与样品分离 | 消除干扰性的水平剪切应力 |
| 应力场 | 确保均匀的压力 | 允许断裂根据材料结构扩展 |
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参考文献
- Hanzhi Yang, Guozhou Qiu. Experimental Investigation into the Process of Hydraulic Fracture Propagation and the Response of Acoustic Emissions in Fracture–Cavity Carbonate Reservoirs. DOI: 10.3390/pr12040660
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
