双悬臂梁试件裂纹动态扩展的准静态数值分析

本文采用双悬臂梁(DCB)试件研究了复合材料层合板层间插入韧性胶膜(Interleaf)层的Ⅰ型断裂行为。试验结果表明,含和不含Interleaf层试件分别呈现脆性非稳态和脆性稳态分层扩展特性。针对非稳定裂纹扩展问题,依据动态断裂力学中应变能释放率与动能变化率的关系,提出了以断裂韧性值G_(IC)变化来抵消动能变化对裂纹扩展过程影响的准静态分析方法,根据试验中裂纹扩展的韧性变化,推导出适用于准静态裂纹扩展模拟的等效韧性G_(IC)~*,利用ABAQUS平台和虚裂纹闭合技术(VCCT)建立了三维有限元计算模型;实现了从起裂到止裂的整个裂纹动态扩展过程的数值模拟,揭示了非稳定裂纹扩展过程中一些复杂的力学现象。

利用岩石声发射凯塞效应测定岩体地应力

将砂岩在整个变形阶段的声发射信号特征可划分为加载初期、压密阶段、裂纹稳定扩展阶段、裂纹非稳定扩展阶段、砂岩破坏阶段5部分。利用岩样声发射信号的特征,确定出岩石的凯塞效应点与其裂纹稳定扩展阶段的起始点相对应,并进一步得出岩石凯塞效应点的上限为裂纹稳定扩展阶段的终点,裂纹非稳定扩展阶段的起始点。凯塞效应点受岩样两端面的平行度、压机加载速率等有关,岩样端面不平整,在加载初期会有强烈的声发射信号;压机加载速率过大,声发射信号可能显示不出来或被后续更强的声发射信号所掩盖。计算出深度为670m处巷道周围天然应力3个主应力的大小和方向,与在现场用应力解除法和水压致裂法测得的天然应力相比,其数值基本一致,但方向存在一定的偏差。