径向冲击中心直裂纹巴西圆盘的复合型动态断裂分析

中心直裂纹巴西圆盘试样可以用于脆性材料在纯Ⅰ型、纯Ⅱ型以及Ⅰ-Ⅱ复合型载荷下的动态断裂韧度的测试.通过改变径向冲击的加载角θ(加载方向相对于裂纹的倾斜角),可以方便地实现不同的Ⅰ、Ⅱ型动态断裂实验.本文用有限元软件ANSYS对试样进行动态复合型断裂模拟分析,研究了不同载荷、不同材料以及不同试样尺寸对动态无量纲应力强度因子的影响,得到了纯Ⅱ型加载所对应的加载角θⅡ的近似计算公式.对于在斜坡载荷作用下的复合型断裂,Ⅰ、Ⅱ型应力强度因子具有相似的时间历程曲线,其比值逐渐趋近于一个常数.本文给出了不同无量纲裂纹长度的试样在不同加载角下对应的Ⅰ、Ⅱ型无量纲应力强度因子的比值KⅠ(t)/KⅡ(t)(该比值称为复合比),利用该复合比,可以通过应变能密度因子准则求出试样的起裂角β0,得到的结果与文献给出的试验结果吻合得很好.