测试断裂韧度的一类边裂纹平台圆环(盘)试样:数值分析和标定结果

提出测试I型断裂韧度的一类新型试样,包括边裂纹平台圆环、边裂纹平台半圆环、边裂纹平台半圆盘,以及它们没有平台的情况,一共6种构型。采用有限元方法标定这一类边裂纹平台(半)圆环(盘)的量纲一化的应力强度因子,分析其变化规律,并给出相应的曲线拟合公式。结果显示,边裂纹(平台)圆环试样量纲一化的应力强度因子–裂纹长度曲线具有先升后降的特殊性质,这使得它们的测试临界点容易从对应的载荷–位移曲线判断和确定,可以方便地测试材料的断裂韧度。边裂纹平台半圆盘也有类似的性质,但试样宜选取较大的平台角,而边裂纹半圆盘和边裂纹(平台)半圆环却没有这种性质。此外,经过初步试验,用边裂纹平台半圆盘和边裂纹平台半圆环试样测得砂岩的断裂韧度,与用国际岩石力学学会建议试样所测结果吻合。