預(yù)制裂紋巴西盤強度因子及非奇異應(yīng)力的研究.pdf

1、巖石等脆性介質(zhì)在地下往往受到壓應(yīng)力作用，在壓應(yīng)力作用下裂紋產(chǎn)生擴展。當(dāng)巖石所承受的壓應(yīng)力大于裂紋閉合應(yīng)力后，原有裂紋表面閉合，裂紋面相互接觸作用將對裂紋尖端應(yīng)力場和位移場產(chǎn)生影響。本文以線彈性斷裂力學(xué)為基礎(chǔ)，利用權(quán)函數(shù)法研究了尖端應(yīng)力強度因子，通過有限元數(shù)值法計算了尖端非奇異項應(yīng)力。
　　權(quán)函數(shù)作為一種計算裂紋尖端應(yīng)力強度因子的理論方法，因其只與試樣的幾何形狀有關(guān)，所以對不同荷載條件下的計算有很大優(yōu)越性。本文利用權(quán)函數(shù)法推導(dǎo)了圍壓

2、和徑向集中荷載共同作用下，考慮裂紋面摩擦的預(yù)制中心裂紋巴西盤應(yīng)力強度因子計算公式。從理論上研究了圍壓、徑向荷載和摩擦力對尖端K值的影響。結(jié)果表明:圍壓不僅對K1值有很大影響，并且，當(dāng)裂紋面閉合后圍壓對KⅡ值同樣具有顯著影響。隨著裂紋面摩擦系數(shù)的增大，KⅡ值逐漸減小，表明如果不考慮摩擦影響所得的KⅡ值偏大，摩擦力的存在抑制裂紋尖端的起裂。利用裂紋面有效剪應(yīng)力的權(quán)函數(shù)法理論解與有限元考慮接觸單元的數(shù)值解相吻合，表明本文理論分析的正確性。

3、r>　　當(dāng)裂紋面閉合之后，裂紋尖端非奇異應(yīng)力不僅包括平行于裂紋面方向的Tx應(yīng)力，還包括垂直于與裂紋面Ty應(yīng)力。本文利用裂紋尖端應(yīng)力場，提出了計算Ty應(yīng)力的應(yīng)力法公式。將有限元數(shù)值解與本文理論解對比，證明本文理論解正確性。研究表明，當(dāng)裂紋未閉合時有限元應(yīng)力法、位移法和積分法對于求解裂紋尖端非奇異項都適用。當(dāng)裂紋面閉合之后，只有有限元位移法與理論解相吻合。與不考慮裂紋閉合相比，考慮裂紋面閉合裂紋尖端非奇異項Tx應(yīng)力值將減小。通過計算裂紋面不