含不同张开角度裂纹结构的动态断裂试验研究

不同结构的动态断裂行为受多个因素影响，其中裂纹缺陷对其影响最为显著。张开型裂纹是工程结构中十分常见的缺陷，而且张开角度往往并不固定。为研究结构的运动裂纹与不同预制角度裂纹相互作用的规律，以张开角度为单一变量，采用动态焦散线试验系统，在冲击荷载下对含不同张开角度裂纹的有机玻璃试件进行三点弯试验。研究发现：裂纹扩展经过不同张开角度的预制裂纹时，都会先扩展至预制裂纹夹角尖端，再从预制裂纹其中一端重新蓄能起裂，然后偏向落锤点方向扩展，最终贯穿整个试件；开口向上的预制裂纹会增加运动裂纹的扩展时长，而且预制裂纹的开口角度越大，对裂纹扩展产生的迟滞效应越大，裂纹贯穿试件的总时长越大；与预制裂纹相互作用阶段，动态裂纹都会先减速后增速至峰值，预制裂纹角度越大，裂纹扩展速度峰值越小，且当预制裂纹角度为180°时的峰值与无预制裂缝试件的峰值非常接近；运动裂纹再次从预制裂纹尖端处起裂时裂纹尖端应力强度因子迅速大幅增加后又迅速减小直至试件完全断裂。