裂纹间动态相互作用的实验观测与理论分析──以共线剪切裂纹归并为例

本文以共线剪切裂纹的归并为例，研究裂纹系的动态相互作用．实验结果表明：在张破裂的意义上，小间距共线剪切裂纹的内端部实际上是阻碍结构，通过迂回弯曲的张破裂归并．本文提出一种估计张破裂扩展途径的近似方法，利用张应力破裂判据找出了潜在的破裂扩展途径的第一近似，较好地模拟了共线裂纹的破裂途径，和现有的数值模拟方法比较，可以大大缩短机时，简化计算程序，保证精确度．本研究结出了岩石剪切破裂“隧道效应”（即破裂跳过障碍体，而障碍体本身不破坏）的机理，还给出了脆性介质在摩擦、磨损过程中碎屑产生的机理．

两条等长共线裂纹尖端塑性区扩展理论研究

采用Kachanov法基本思想求解2条等长共线裂纹相互作用下裂纹的应力强度因子,分别基于Mises屈服准则和D-P屈服准则推导了裂纹尖端塑性区半径的表达式,并求得裂纹相互作用下塑性区半径的扩大倍数,其值为2条裂纹相互作用下的应力强度因子与单裂纹状态下应力强度因子比值的平方。在此基础上,分析了裂纹间距对塑性区扩展的影响。研究发现,同一裂纹倾角下裂纹间距与裂纹长度比值越小,2条裂纹尖端的塑性区半径越大,裂纹尖端塑性区扩展速度越快,直至塑性区发生接触,且不同的裂纹倾角,裂纹尖端塑性区发生接触的条件不同。