压缩荷载下三条对称的共线裂纹应力强度因子的解析解(研究生论坛）

多裂纹问题已成为当前岩石力学及其相关领域的研究热点问题。对无限平面内3条对称的共线裂纹在双向压缩载荷下的应力强度因子进行了研究,考虑了裂纹表面摩擦力的影响及裂纹间的相互影响,并利用复变函数理论给出了其裂纹应力强度因子的精确解析解。通过数值计算,给出了侧压力以及裂纹间距对应力强度因子的影响规律,并进行了相应的光弹实验研究,其实验结果定性地验证了理论解的正确性。结果表明,裂纹应力强度因子都随着侧压力的增大而减小,随着裂纹间距的减小而增大。     

脆性材料在压缩载荷作用下的断裂破坏准则

目前多裂隙材料在压缩载荷作用下的力学行为问题已成为当前断裂力学及岩石力学等学科的重要课题.选取位于同一直线上的多裂隙体,考虑裂隙(纹)表面间的摩擦力并应用复变应力函数,推出了裂纹应力强度因子的解析表达式.当只有两个裂纹或一个裂纹存在时,给出了准确的应力强度因子解析解.最后依据共线双裂纹模型和单裂纹模型及传统的裂纹断裂准则,建立了脆性材料在压缩载荷作用下的断裂破毁准则.在一些特殊情况下, 这个准则可以简化,并且其简化后的准则具有应用价值,特别是当材料不含有宏观裂纹时,这个准则就和著名的库伦 - 摩尔准则相一致.     

不同夹角Y型裂纹混凝土试样破坏特征的研究

本文对含非对称Y型分支裂纹混凝土试样在三向压缩载荷下的破坏特征进行了研究,利用ABAQUS软件进行了数值计算,并与试验结果进行了对比分析。试验和数值计算结果均表明: 随着分支裂纹与主裂纹之间夹角由小到大的变化,分支裂纹尖端的应力强度因子KI从负值变化到正值,而两个水平主裂纹尖端的应力强度因子KI的绝对值都在增加。但对KII而言,分支裂纹的应力强度因子KII先减小后增加,并在30°～45°之间出现极值。通过KImax随角度变化的曲线可知,当倾角为75°时试件的抗压强度最低,当倾角为90°时的强度次之,与试验基本吻合。     

在压缩载荷作用下Y型分支裂纹的实验与数值研究

裂纹的存在极大地影响了材料的力学性能。通过光弹实验和数值分析方法,计算和分析了Y型分支裂纹在压缩载荷作用下裂纹尖端的应力强度因子。实验和数值计算结果表明:分支裂纹周围的等差线条纹基本上对称;分支裂纹与主裂纹的倾角从0°～90°不断变化对主裂纹尖端的应力强度因子影响很小,但使分支裂纹的应力强度因子KI不断减小,而KⅡ则先逐渐增大然后逐渐减小,在45°～60°之间取得极值;同时分析了侧压力对分支裂纹的影响,计算表明,侧压力的逐渐增大使分支裂纹的应力强度因子KI不断增大,而KⅡ则不断减小直到为零。     

压应力下脆性椭圆型裂纹的断裂规律

以张型斜裂纹为模型,用理论与实验相结合的方法,研究了脆性材料椭圆裂纹在压应力作用下的断裂规律,采用含不同钝化度和处在不同倾角上的中心预测裂纹的石膏试件为实验对象,该试件受单向压缩加载作用;理论上,采用平面裂纹问题在椭会标下的应力场复变函数解答,产依据最大拉应力破坏准则,对该解进行了分析,指出了传统观点认为裂纹开裂总是出现在端附近的局限性,并给出了考虑裂纹几何效应的临界压应力关系。研究结果表明：在闭合条件下,椭圆裂纹的开裂位置和开裂角都不是一个常数,而是随着裂纹倾角和裂钝化程度的变化而变化;理论分析结果与实验结果基本吻合,从而证明了实验分析与理论分析是正确的。     

法向压缩载荷对II型裂纹扩展的影响规律研究

压剪共同作用下裂纹是地下岩体中广泛存在的,为了研究法向压缩载荷对剪切型即II型裂纹扩展的影响规律,利用砂岩制作了单边裂纹试件,通过岩石剪切实验系统对不同法向压缩载荷作用下的裂纹进行了剪切实验研究,结果表明法向压缩载荷对裂纹的起裂及扩展起到抑制作用,随着裂纹法线压缩载荷的增大,裂纹起裂角逐渐减小;同时,得出法向压缩载荷与II型裂纹极限应力强度因子之间的关系,随着法向压缩载荷增大,岩石II型裂纹极限应力强度因子也随之增大。运用ABAQUS模拟软件,对不同压缩载荷作用下压剪裂纹的扩展进行模拟研究,得出了裂纹尖端II型应力强度因子随压缩载荷的变化规律。     

三向应力下裂隙岩石力学特性试验研究

通过三轴压缩试验,对预制张开裂隙岩样在不同围压下裂隙参数(裂隙倾角、裂隙长度)对岩样的强度和变形破坏特征的影响规律进行了研究,并对裂隙岩样的破坏机制进行了探讨。结果表明:1)在围压相同、倾角相同条件下,裂纹长度对峰值强度的影响较大,裂纹越长,其峰值强度越小,而裂隙倾角对岩样峰值强度影响不大;2)裂隙岩样残余强度阶段的粘聚力下降严重,说明残余强度阶段试件已形成宏观贯通的裂缝,其承载力主要由裂隙面间的摩擦力承担;3)预制裂隙岩体的弹性模量随围压的增加经历了先减少再增加的非线性变化。     

压弯组合应力下高强钢表面裂纹

分析了压应力对表面裂纹应力强度因子的影响,给出了压力影响修正系和压弯组合应力作用下表面裂纺形貌变化的统一表达式,提出用焊接角度板和轴向加载获得压弯组合应力来模拟潜艇耐压壳锥－柱焊接结合区的应力特征的实验方法,用980高强钢作试件,对压弯组合应力作用下的表面裂纹的疲劳行为进行了实验研究,描述了压弯疲劳载荷下面的裂纹形貌变化。     

压缩荷载作用下3条共线裂纹贯穿裂纹方形平板强度的实验与数值研究

摘 要：本文首先利用ABAQUS软件对共线三裂纹的裂纹尖端应力强度因子进行了数值模拟分析,给出了裂纹尖端应力强度因子的数值解,并与前期的理论解进行了比较,结果表明本文建立的数值模模型及计算方法是有效的。同时为了定性地验证理论与数值解的有效性,采用自制的真三轴加载装置,实验研究裂纹倾角对试件强度的影响规律,实验所用脆性材料为水泥砂浆,试件为带有预制贯穿裂纹的方形平板。结果表明裂纹倾角对其强度有很大影响,在倾角为45度左右时其强度最低。     

岩石双轴压缩试验及装置研究进展

综述岩石双轴压缩研究的试验方法、试验设备和研究成果,指出大部分现有的破坏准则忽视了中间主应力的影响,选用试件尺寸太小以致无法充分考虑尺寸效应,加载头与试件受压面之间存在的摩擦力影响试件破坏形态.河南理工大学和加拿大麦吉尔大学合作设计建造的大吨位等刚度双向加载系统采用柔性加载头,克服了加载过程中加载头与试件间的摩擦力对试件破坏形态的影响,且能对较大尺寸试件进行单、双轴压缩试验.利用该装置对各种岩石材料开展系统的试验研究,有望弥补目前国际岩石力学界对双向受力状态下岩石破坏机理认识的不足.