基于3D-ILC含60°平行双内裂纹脆性巴西圆盘断裂特性

裂纹间的相互作用是断裂力学的重要研究内容，但针对三维内裂纹的扩展规律以及相互作用的研究较少。基于3D-ILC技术，在完整巴西圆盘内部制作平行双内裂纹，开展含60°双内裂纹单轴压缩试验，记录裂纹扩展过程，得到裂纹起裂及破坏荷载，分析双内裂纹相互作用下的应力双折射规律、裂纹扩展形态及断口特征。基于M积分及应变能密度因子理论进行数值模拟，揭示KⅠ，KⅡ，KⅢ分布规律，实现双内裂纹扩展路径及平行裂纹相互作用模拟，并与试验进行对比。结果表明：(1)基于3D-ILC的平行双内裂纹扩展破坏试验规律显著，证明了该技术在多内裂纹相互作用试验研究中的适用性得到证明；(2)试样裂纹形态主要有上翼裂纹、下翼裂纹、竖直裂纹及贯穿型裂纹，翼裂纹断口光滑区为I-II型复合裂纹，裂纹侧面为I-II-III型复合裂纹，呈现矛状断口；(3)含60°双内裂纹试样破坏荷载为完整试样的17.73%，内裂纹扩展速度与加载力为非线性关系；(4)双内裂纹尖端之间存在屏蔽作用，使扩展呈现明显反对称的裂纹形态；(5)基于M积分的K分布及基于应变能密度因子理论裂纹扩展路径与试验规律一致。结果为三维内裂纹I-II-III型复合断裂及多裂纹相互作用研究提供了物理试验及数值模拟参考。

Fracture of Brazilian Disc with Double 60° Internal Cracks Based on 3D-ILC