考虑裂纹面摩擦的有限多裂纹板的应力强度因子解析与数值方法

对在双轴压缩作用下,考虑裂纹面间摩擦力的无限大板中双裂纹与单裂纹的应力强度因子解析解进行对比分析。结果表明,裂纹面间的摩擦力对多裂纹应力强度因子的修正系数是没有影响的,只对有效剪应力产生影响。以无限板周期裂纹的解为例,将该解析解作为有限板共线多裂纹应力强度因子的近似理论解,运用有限元数值计算有限板共线双裂纹的应力强度因子,并将其结果与近似理论解进行对比分析。计算结果表明,有限板共线双裂纹应力强度因子的近似理论解与通过有限元法计算得到的数值解基本吻合,验证裂纹面间摩擦力对应力强度因子的修正系数没有影响,裂纹面间无摩擦力时多裂纹相互影响引起的修正系数可以作为考虑裂纹面间摩擦力时的修正系数。

在压缩荷载下含共线裂纹岩石断裂破坏的实验研究

通过压缩实验,对作者以前提出的共线裂纹岩石在压缩荷载下的破坏准则进行了实验研究。以砂岩为研究材料,实验探讨了在压缩载荷下,共线裂纹体的破坏情况。实验主要研究了裂纹间距、裂纹倾角、侧压力对试件压缩强度的影响,并实验研究了裂纹表面摩擦力对试件抗压强度的影响。结果表明,裂纹间距、裂纹的倾角、裂纹表面的摩擦力及其所承受的侧压力对试件的抗压强度都有很大的影响。实验结果与作者提出的共线裂纹在压缩载荷下的扩展准则的计算结果基本吻合,表明该准则是确实可行的。

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。