冲击荷载作用下的_复合型裂纹扩展规律研究_王蒙_朱哲明_王雄
复合材料的疲劳裂纹扩展研究
复合材料的疲劳裂纹扩展研究在现代工程领域，复合材料因其优异的性能而得到了广泛的应用。
然而，复合材料在长期承受循环载荷作用时，疲劳裂纹扩展问题成为了影响其可靠性和使用寿命的关键因素。
因此，对复合材料疲劳裂纹扩展的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料通过物理或化学方法组合而成的一种新型材料。
其具有比强度高、比刚度大、耐腐蚀、耐高温等优点，广泛应用于航空航天、汽车、船舶、体育器材等领域。
但是，由于复合材料的组织结构和性能的复杂性，其疲劳裂纹扩展行为与传统金属材料有很大的不同。
复合材料的疲劳裂纹扩展机制较为复杂。
在疲劳载荷作用下，复合材料内部会产生多种损伤形式，如纤维断裂、基体开裂、界面脱粘等。
这些损伤相互作用，共同影响着疲劳裂纹的扩展。
与金属材料的疲劳裂纹通常沿着晶界或滑移面扩展不同，复合材料中的疲劳裂纹可能会沿着纤维方向、基体内部或者纤维与基体的界面扩展，这取决于材料的组成、纤维的排布方式以及加载条件等因素。
影响复合材料疲劳裂纹扩展的因素众多。
首先是材料的组成和结构。
纤维和基体的性能、纤维的体积含量、纤维的排布方式等都会对疲劳裂纹扩展产生重要影响。
例如，高强度的纤维可以提高复合材料的疲劳性能，而纤维与基体之间良好的界面结合则有助于阻止裂纹的扩展。
其次，加载条件也是一个关键因素。
加载频率、应力比、最大应力等都会改变疲劳裂纹的扩展速率。
此外，环境因素如温度、湿度等也会对复合材料的疲劳性能产生不可忽视的影响。
为了研究复合材料的疲劳裂纹扩展，实验研究是必不可少的手段。
常见的实验方法包括恒幅疲劳实验、变幅疲劳实验和疲劳裂纹扩展实验等。
在这些实验中，可以通过测量裂纹长度随循环次数的变化来获得疲劳裂纹扩展速率。
同时，借助先进的检测技术，如 X 射线衍射、电子显微镜等，可以对疲劳损伤的微观机制进行深入分析。
在理论研究方面，已经建立了一些模型来描述复合材料的疲劳裂纹扩展行为。
冲击荷载下充填节理岩体Ⅰ型裂纹动态扩展特性研究
冲击荷载下充填节理岩体Ⅰ型裂纹动态扩展特性研究张宪尚;文光才;朱哲明;隆清明;刘杰【期刊名称】《岩土力学》【年(卷),期】2024(45)2【摘要】为研究冲击荷载作用下充填节理岩体Ⅰ型裂纹动态扩展特性,利用分离式霍普金森杆(split Hopkinson pressure bar,简称SHPB)试验系统及裂纹扩展测试系统,对石膏、水泥及云石胶3种充填节理的侧开三角形单边裂纹(singlecleavage triangle,简称SCT)岩体试件进行动态冲击压缩试验,对比分析裂纹动态扩展过程及冲击破坏模式,并通过试验-数值法研究了Ⅰ型裂纹动态扩展过程中的应力强度因子及能量释放率的变化规律。
研究表明:充填节理岩体主要有3种破坏模式,分别为预制裂纹扩展贯穿整个试件、裂纹贯穿后发生充填节理破坏、充填节理先破坏并阻滞裂纹贯穿;节理充填体的破坏与充填体强度、胶结力及应变率等相关;裂纹扩展速度自起裂处振荡增长,并在贯穿充填节理前某个位置达到最大,而应力强度因子及能量释放率在节理附近达到最大;充填节理刚度退化会抑制裂纹的扩展,并造成能量释放率的急剧增大;岩性组合差异加剧岩体试件材料属性的失配,导致应力强度因子及能量释放率随裂纹穿过节理后出现不同程度降低。
【总页数】11页(P396-406)【作者】张宪尚;文光才;朱哲明;隆清明;刘杰【作者单位】中煤科工集团重庆研究院有限公司瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室;四川大学建筑与环境学院;绍兴文理学院土木工程学院【正文语种】中文【中图分类】TU452【相关文献】1.节理岩体爆生裂纹扩展动态焦散线模型实验研究2.动静荷载下类节理岩体裂纹扩展特性研究3.爆破荷载下胶结充填体裂纹扩展规律研究4.冲击荷载作用下非贯通节理岩体细观破坏模式研究5.冲击荷载下含层理介质动态裂纹扩展特性研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
冲击载荷作用下双裂纹材料断裂实验研究
ｄ ——试件厚度 ； Ａ — —光学系统放大 系数 ；
２ 实 验设 计
于方案 Ａ（ 框 架结构 ） 的总用钢量 ３ ２ ０ ． ３ ｔ ， 约增加 了 ５ ％ 。而混凝 也没有优势 ， 因此在抗 震概 念设计 上 ， 我 们要尽 可能 采用 其他 结 土用量上 ， 少墙框 架与方案 Ａ基本相 当。考虑到方案 Ｃ的剪 力墙 构体系而不采用少墙框架结 构。另一方 面， 如果 一个纯框 架结 构
— —
冲击 载荷 下双裂纹材料 ， 裂纹 表现为 Ｉ， Ⅱ复合型 裂纹 ， 裂纹
＾ —
： Ｋ ａ ｈ ｈ ｏ ｆ 将该方法推广 到动 态断裂范畴 ， 推导 出动态应 力强度 因 尖端应力强度 因子表达为 Ｊ
Ｉ＝ 丽 Ｄ （ １ ） （ ２ ）
Ｊ ｇ Ｚ ０ ｃ ａ Ａｍ
４ 结语
２ ］ Ｊ Ｇ Ｊ ３ － ２ ０ １ ０ ， 高层建 筑混凝土结构技 术规程 ［ Ｓ ］ ． 少 墙框架结构往 往是 由于建 筑布 局而无 法设 置 足够 的剪 力 ［ ３ ］ 朱 丙寅． 建筑抗震设 计规 范应 用与分析 ［ Ｍ］ ． 北京 ： 中国建 墙 而形 成 典 型 的 框 架 一 剪 力 墙 结 构 时 出 现 的 。 由 于 在 少 墙 框 架 ［ 结构 中 ， 剪力墙无法成 为有效 的 “ 第一 道防线 ” ， 而且 在经 济性 上
筑 工 业 出版 社 ． ２ ０１ １ ．
Ｔｈ ｅ ｓ ｐｅ ｃ ｉ ｉｃ ｆ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｓ ｔ ａ ｎｄ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｌ ｅ ｓ ｓ ｗａ ｌ ｌ ｆ ｒ ａ ｍｅ
结果表 明 ， 应力强度 因子 与 中击能量、 试件形状 、 裂纹的分布位置 以及几何 尺寸有关 ； 应 力强度因子在裂纹扩展前 后呈现波 动变化 特征 ｉ Ｉ 型载荷为主要加载方 式 ； 与单裂纹试件相 比 ， 应 力强度 因子值有不 同程度的降低。
冲击作用下混凝土裂纹扩展试验研究及数值模拟
冲击作用下混凝土裂纹扩展试验研究及数值模拟一、研究背景混凝土是一种常见的建筑材料，广泛应用于各种建筑结构中。
然而，在受到冲击载荷作用时，混凝土易发生裂纹，裂纹的扩展会严重影响混凝土的力学性能和耐久性。
因此，研究冲击作用下混凝土裂纹扩展试验及数值模拟，对于设计更安全可靠的建筑结构具有重要意义。
二、试验研究1. 试验方法采用冲击试验机对混凝土试件进行冲击载荷作用，观察混凝土裂纹的扩展情况，并记录载荷-位移曲线，以分析混凝土的破坏过程。
2. 试验结果试验结果表明，混凝土在受到冲击载荷作用时，会出现明显的裂纹，且裂纹会随着载荷的增加而扩展。
在载荷达到一定值时，混凝土发生破坏，丧失了承载能力。
3. 试验分析通过分析试验结果，可以发现混凝土在受到冲击载荷作用时，其破坏过程是一个动态过程，裂纹扩展速度较快，载荷-位移曲线呈现出明显的非线性特征。
此外，混凝土的裂纹扩展路径也受到材料性质和试件几何形状的影响。
三、数值模拟1. 模型建立建立三维有限元模型，采用ABAQUS软件进行数值模拟。
模型采用混凝土材料本构模型，考虑混凝土的非线性和损伤性质，采用隐式动态分析方法模拟冲击载荷作用下的混凝土破坏过程。
2. 模拟结果数值模拟结果与试验结果相符合，模拟出了混凝土在受到冲击载荷作用下的裂纹扩展路径和载荷-位移曲线，分析了混凝土破坏的机理。
3. 模拟分析通过数值模拟，可以进一步分析混凝土在受到冲击载荷作用下的破坏机理。
模拟结果表明，混凝土的裂纹扩展路径与试件几何形状和材料性质密切相关，混凝土的损伤程度也随着载荷的增加而增加。
此外，模拟结果还可以用于优化设计建筑结构，提高其抗冲击承载能力。
四、结论通过试验研究和数值模拟，可以全面深入地了解混凝土在受到冲击载荷作用下的破坏机理和裂纹扩展规律，为设计更安全可靠的建筑结构提供科学依据。
复合材料疲劳裂纹扩展行为研究
复合材料疲劳裂纹扩展行为研究在现代工程领域，复合材料因其优异的性能而得到广泛应用。
然而，疲劳裂纹扩展行为是影响复合材料使用寿命和可靠性的关键因素之一。
对复合材料疲劳裂纹扩展行为的深入研究，对于保障结构的安全性和耐久性具有重要意义。
复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料通过物理或化学方法组合而成的。
与传统单一材料相比，复合材料具有高强度、高刚度、良好的耐腐蚀性等优点。
但正是由于其复杂的成分和结构，使得疲劳裂纹的扩展行为更为复杂。
疲劳裂纹的产生通常源于材料内部的微观缺陷、制造过程中的残余应力或者在使用过程中的外部载荷作用。
在复合材料中，这些因素的相互作用使得裂纹的萌生和扩展机制变得多样化。
例如，纤维增强复合材料中的纤维与基体之间的界面性能、纤维的分布和取向等都会对疲劳裂纹的扩展产生显著影响。
研究复合材料疲劳裂纹扩展行为的方法多种多样。
实验研究是其中最直接和有效的手段之一。
通过对标准试样进行疲劳加载实验，可以获得裂纹扩展速率与应力强度因子范围之间的关系曲线。
在实验中，需要精确控制加载条件、测量裂纹长度的变化，并记录相关的数据。
同时，借助先进的观测技术，如电子显微镜、X 射线衍射等，可以对裂纹扩展过程中的微观结构变化进行详细分析。
除了实验研究，数值模拟方法也在复合材料疲劳裂纹扩展研究中发挥着重要作用。
有限元方法、边界元方法等可以建立复合材料的微观或宏观模型，模拟疲劳裂纹的扩展过程，并预测其寿命。
这些数值方法能够考虑材料的非均匀性、各向异性等特性，为深入理解裂纹扩展机制提供了有力的工具。
在研究复合材料疲劳裂纹扩展行为时，还需要考虑环境因素的影响。
例如，温度、湿度等环境条件会改变材料的性能，从而影响疲劳裂纹的扩展速率。
此外，加载频率、加载波形等加载条件也会对裂纹扩展行为产生不同程度的影响。
对于不同类型的复合材料，其疲劳裂纹扩展行为也存在差异。
例如，碳纤维增强复合材料和玻璃纤维增强复合材料在纤维类型、强度和刚度等方面有所不同，导致它们在疲劳性能上表现出各自的特点。
SHPB冲击加载下四种岩石的复合型动态断裂实验研究
SHPB冲击加载下四种岩石的复合型动态断裂实验研究
倪敏;汪坤;王启智
【期刊名称】《应用力学学报》
【年(卷),期】2010(0)4
【摘要】分别用绿砂岩、黄砂岩、灰砂岩、大理岩制作了三种几何相似的
(φ80mm、φ122mm、φ155mm)中心直裂纹平台巴西圆盘(CSTFBD)试样;利用分离式霍普金森压杆加载,进行了I型和I-II型复合动态断裂实验,并由实验结合有限元分析得到了四种岩石材料的I、II型动态断裂韧度KId、KIId。
研究表明:动态断裂韧度均存在尺寸效应,试样尺寸对I-II型复合比和纯II型加载角均会产生影响,复合比随尺寸的增大而减小,大尺寸试样II型加载的加载角比小尺寸试样的小。
同时,由于负值的T应力显著减小了裂纹的起裂角,用广义最大拉应力准则预测的起裂角更符合实验结果。
【总页数】6页(P697-702)
【关键词】中心直裂纹平台巴西圆盘;分离式霍普金森压杆;动态断裂韧度;复合型动态断裂;广义最大拉应力准则
【作者】倪敏;汪坤;王启智
【作者单位】四川大学
【正文语种】中文
【中图分类】O346
【相关文献】
1.冲击加载下的砂岩动态断裂全过程的实验和分析 [J], 李炼;杨丽萍;曹富;王启智
2.用SHPB径向冲击边裂纹平台圆环(ECFR)的动态断裂实验 [J], 张财贵;周妍;杨井瑞;王启智
3.SHPB冲击技术在岩石动态力学教学实验中的应用 [J], 于洋;徐倩;耿大新;刁心宏
4.复合型加载条件下PMMA断裂行为的实验研究 [J], 董世明;周君;汪洋;夏源明
5.加载速率对岩石动态断裂韧度影响的实验研究 [J], 李战鲁;王启智
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岩石I-II复合型裂纹动态扩展SHPB实验及数值模拟研究
第 34 卷 第 12 期 2015 年 12 月岩石力学与工程学报 Chinese Journal of Rock Mechanics and EngineeringVol.34 No.12 Dec.，2015岩石 I–II 复合型裂纹动态扩展 SHPB 实验 及数值模拟研究王 蒙，朱哲明，谢 军(四川大学 能源工程安全与灾害力学教育部重点实验室，四川 成都 610065)摘要：为了研究 I–II 复合型裂纹动态扩展问题及裂纹止裂问题，侧开单裂纹半孔板(single cleavage semi circle compression，SCSCC)试样采用分离式霍普金森压杆(SHPB)实验系统进行冲击，完成 SCSCC 试样 I–II 复合型裂 纹动态断裂实验，并针对实验进行数值分析，研究其扩展路径。
为了验证数值模拟的可靠性，不仅进行有限尺寸 中心裂纹板受冲击拉伸作用的动态有限差分法分析，而且在对 SHPB 实验进行数值分析后，将模拟监测点应变值 与实验中入射杆应变片测得的应变值进行比较。
结果表明：(1) 验证分析中应力强度因子结果与其他测试的结果 比较吻合，同时，模拟监测点记录下的应变值与 SHPB 实验中入射杆应变片记录下的应变数据相比较，两者吻合 程度很高，说明使用数值方法模拟 SHPB 实验的可行性；(2) 数值模拟的裂纹扩展路径与 SHPB 实验裂纹扩展路 径基本吻合；(3) SCSCC 试件在扩展过程中，裂纹尖端存在短暂停留现象，并最终朝着试件中轴线方向(最大应力 区)移动；(4) SCSCC 试件是一种便于研究裂纹动态扩展问题的构型，可以有效地求解不同复合程度的 I–II 复合 型裂纹问题，为后续的止裂研究提供基础。
关键字：岩石力学；复合型动态断裂扩展；SHPB 实验；Autodyn 软件；侧开单裂纹半孔板 中图分类号：TU 45 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2015)12–2474–12EXPERIMENTAL AND NUMERICAL STUDIES OF THE MIXED-MODE I AND II CRACK PROPAGATION UNDER DYNAMIC LOADING USING SHPBWANG Meng，ZHU Zheming，XIE Jun(College of Architecture and Environment，Sichuan University，Chengdu，Sichuan 610065，China)Abstract：In order to investigate the problem of rock fracture propagation and arrest under mixed-mode I and II dynamic loading，single cleavage semi-circle compression(SCSCC) plate specimens of sandstone were subjected to dynamic impact by a split Hopkinson pressure bar(SHPB). Numerical simulations were used to study the fracture propagation path under mixed mode dynamic loading. In order to verify the reliability of the numerical simulation，dynamic finite difference analysis was applied to a finite plate with a central crack subjected to impact tension at the boundary. For the SHPB tests，the measured strain at the incident bar was compared with the strain obtained from the numerical simulation. The results show that：(1) The numerical model produced outcomes that are consistent with published results. The strain values at the incident bar from numerical simulations and收稿日期：2014–01–05；修回日期：2015–03–18 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51074109)；四川省科技计划项目(2014JY0002)；西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室资助项 目(PLN1202) Fund projects：the National Natural Science Foundation of China(51074109)；the Project of Science and Technology of Sichuan Province(2014JY0002)；the Open Fund of State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation，Southwest Petroleum University(PLN1202) 作者简介：王 蒙(1987–)，男，2010 年毕业于四川大学工程力学专业，现为博士研究生，主要从事岩石力学方面的研究工作。
冲击作用下静止裂纹与运动裂纹相互作用的试验研究
冲击作用下静止裂纹与运动裂纹相互作用的试验研究杨仁树;苏洪;龚悦;邱鹏;付晓强;张士春【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2018(037)008【摘要】为了研究静止裂纹与运动裂纹相互作用机制,采用数字激光动焦散系统进行了含不同长度预制裂纹的冲击试验.试验结果表明:竖向主裂纹起裂时的应力强度因子和起裂时间均随水平主裂纹长度增加逐渐减小,水平主裂纹长度越长竖向主裂纹更易起裂;竖向主裂纹朝水平主裂纹扩展阶段,其翼裂纹的应力强度因子均值和扩展速度峰值、均值均随着水平主裂纹长度增加而降低;翼裂纹与水平主裂纹汇聚后,在水平主裂纹停滞的时间和水平主裂纹起裂时的应力强度因子均随着水平主裂纹长度增加呈现先减小后增大趋势.【总页数】6页(P107-112)【作者】杨仁树;苏洪;龚悦;邱鹏;付晓强;张士春【作者单位】中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京100083;安徽理工大学化学工程学院,安徽淮南232001;中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TD2【相关文献】1.不同倾角预制裂纹缺陷与运动裂纹的相互作用 [J], 岳中文;宋耀;王煦;李明洋;李明林2.冲击荷载下Ⅰ型裂纹与圆孔缺陷相互作用 [J], 李清;张随喜;彭阳;王晓东;陶雨;于强3.热载荷下热障涂层表面裂纹-界面裂纹的相互作用 [J], 赵凯;陈智;贾文斌;黄红梅;方磊;周柏卓4.SH波与功能梯度材料静止裂纹的相互作用 [J], 陈晓岚;毕贤顺;程靳5.冲击荷载下运动裂纹与空孔相互作用的焦散线试验研究 [J], 骆浩浩;张渊通;左进京;李成孝;李炜煜因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
复合结构中的裂纹扩展与修复技术研究
复合结构中的裂纹扩展与修复技术研究复合结构中的裂纹扩展与修复技术研究摘要：复合材料在航空航天、汽车、船舶和建筑等领域中得到了广泛的应用，然而，由于其特殊的组织结构和性能特点，复合结构在使用过程中容易出现裂纹的问题。
针对这一问题，本文将对复合结构中的裂纹扩展与修复技术进行研究，探讨其原理、方法和应用。
引言复合材料是由纤维增强基体和粘合剂组成的复合材料，具有优异的力学性能和轻质化特点。
然而，由于其特殊的组织结构和性能特点，复合结构在使用过程中容易出现裂纹的问题，严重影响了其使用寿命和性能。
因此，对复合结构中的裂纹扩展与修复技术进行研究具有重要意义。
复合结构中裂纹的扩展机理复合结构中裂纹的扩展机理主要包括拉伸、剪切和剥离三种方式。
在这三种方式中，拉伸是最常见的裂纹扩展方式，其原因主要是由于复合材料的纤维增强基体在受力过程中容易出现断裂。
剪切和剥离则是由于粘合剂层与纤维增强基体之间的粘结力不足而造成的。
复合结构中裂纹的修复方法目前，常见的复合结构裂纹修复方法主要包括机械修复、热修复和化学修复三种方式。
机械修复是指通过机械手段将裂纹两侧的材料连接在一起，以恢复其完整性和强度。
热修复是指通过加热和压力的作用，使裂纹两侧的材料在高温下熔融并重新结合。
化学修复则是通过注入特定的化学物质，使其在裂纹处发生化学反应，并形成一种具有粘结能力的材料。
复合结构中裂纹的修复技术研究进展近年来，随着科学技术的不断发展，复合结构中的裂纹修复技术也取得了一定的进展。
例如，研究人员通过改变纤维增强基体的结构和性能，提高了复合结构的抗裂性能。
同时，他们还利用纳米材料和纳米技术，开发了一系列新型的裂纹修复材料和修复技术，有效地提高了复合结构的修复效果。
复合结构中裂纹修复技术的应用前景复合结构中的裂纹修复技术具有广阔的应用前景。
一方面，修复技术可以有效地延长复合结构的使用寿命和性能，降低维修成本。
另一方面，它还可以为航空航天、汽车、船舶和建筑等领域的发展提供新的技术支持。
冲击作用下混凝土裂纹扩展机理研究
冲击作用下混凝土裂纹扩展机理研究引言混凝土作为一种广泛使用的建筑材料，在应用中经常会遭受到冲击载荷的作用，因此，对于混凝土在冲击载荷下的裂纹扩展机理进行研究是非常有必要的。
本文将介绍冲击载荷下混凝土的裂纹扩展机理及其影响因素。
一、冲击载荷对混凝土的影响冲击载荷在混凝土中的作用是使混凝土内部出现应力集中，从而导致混凝土内部出现裂纹。
在冲击载荷作用下，混凝土会出现变形，其应变速率比静态载荷作用下要大很多。
而且，冲击载荷作用下混凝土内部应力的分布状态与静态载荷作用下有很大的不同。
二、混凝土裂纹扩展机理1. 裂纹产生混凝土裂纹的产生是由于混凝土内部出现应力集中，从而导致混凝土内部出现裂纹。
裂纹产生的位置一般是在混凝土内部的缺陷处、混凝土与钢筋之间的界面或者混凝土内部的空洞处。
2. 裂纹扩展混凝土裂纹的扩展是指在裂纹产生后，由于外部载荷的作用，混凝土内部的裂纹会不断扩展。
裂纹扩展的速度与载荷的大小、载荷的作用时间、混凝土的强度和断裂韧度等因素有关。
3. 断裂当混凝土内部裂纹扩展到一定程度时，混凝土就会发生断裂。
断裂是指混凝土内部的应力已经超过了其承受能力，从而导致混凝土内部的断裂。
三、影响混凝土裂纹扩展的因素1. 混凝土的强度和断裂韧度混凝土的强度和断裂韧度是影响混凝土裂纹扩展的重要因素。
强度越高、断裂韧度越大的混凝土，裂纹扩展的速度越慢，反之亦然。
2. 外部载荷的大小和作用时间外部载荷的大小和作用时间对混凝土裂纹扩展的影响也非常大。
载荷越大、作用时间越长，混凝土内部的应力集中程度越大，从而裂纹扩展速度越快。
3. 裂纹的方向和形态裂纹的方向和形态也会对混凝土裂纹扩展产生影响。
一般来说，裂纹的方向越接近混凝土的强度方向，裂纹扩展的速度就越慢。
裂纹的形态也会影响裂纹扩展的速度，如果裂纹的形态比较复杂，裂纹扩展的速度就会比较慢。
结论本文对冲击载荷下混凝土的裂纹扩展机理进行了简要介绍，并分析了影响裂纹扩展的因素。
利用有裂纹与无裂纹J积分之差分析裂纹扩展能量释放率
利用有裂纹与无裂纹J积分之差分析裂纹扩展能量释放率陈昌荣
【期刊名称】《应用数学和力学》
【年(卷),期】2018(39)10
【摘要】用有裂纹与无裂纹时的远场J积分之差分析了无限大平面中心裂纹的能量释放率,材料形式分别为均匀和层状材料,裂纹垂直于拉伸方向,层状材料界面平行于拉伸方向.有裂纹与无裂纹J积分之差表示载荷作用下的无裂纹材料引入裂纹所导致的J积分变化.对于均匀材料无限大平面中心裂纹,能量释放率等于对称轴处应变能密度释放量沿对称轴的积分,其值等于无裂纹时的应变能密度乘以一个以裂纹半长为半径的圆周长.对于层状材料无限大平面中心裂纹,能量释放率等于对称轴处应变能密度释放量沿对称轴的积分减去界面J积分的改变量.
【总页数】8页(P1172-1179)
【关键词】能量释放率;J积分;材料非均匀性;材料界面;Eshelby张量
【作者】陈昌荣
【作者单位】上海工程技术大学飞行学院
【正文语种】中文
【中图分类】O346.1
【相关文献】
1.冲击载荷下扩展裂纹尖端动态能量释放率分布的焦散线分析 [J], 姚学锋;方竞
2.用路径守恒积分计算平面准晶裂纹扩展的能量释放率 [J], 吴祥法;范天佑;安冬梅
3.冲击载荷下加载率对裂纹扩展速度、断裂韧度和能量释放率的影响 [J], 郎林;朱哲明;王寒冰;黄建伟;王蒙;张宪尚
4.冲击载荷下加载率对裂纹扩展速度、断裂韧度和能量释放率的影响 [J], 郎林;朱哲明;王寒冰;黄建伟;王蒙;张宪尚
5.基于虚拟裂纹闭合法计算裂纹扩展的能量释放率 [J], 肖涛;左正兴;刘栋;龙凯因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
冲击作用下混凝土裂纹扩展机理研究
冲击作用下混凝土裂纹扩展机理研究一、引言混凝土是建筑结构中常用的材料之一，其在受到外力作用下会出现裂纹，影响结构的强度和稳定性。
因此，深入研究混凝土裂纹扩展机理对于提高建筑结构的安全性和可靠性具有重要意义。
二、冲击作用下混凝土裂纹扩展机理1. 冲击作用下混凝土裂纹的形成当混凝土受到冲击作用时，其内部会产生应力波，应力波会引起混凝土内部的微小裂纹，这些微小裂纹在应力波的作用下会不断扩展，最终形成明显的裂纹。
此外，冲击作用还会使混凝土的内部结构发生变化，如孔隙率的变化、颗粒破碎等，这些变化也会影响混凝土的裂纹扩展。
2. 混凝土裂纹扩展的机理混凝土裂纹扩展的机理是一个复杂的过程，包括裂纹的形成、扩展和合并三个阶段。
在裂纹形成阶段，冲击作用会使混凝土内部的应力场发生变化，从而引起微小裂纹的形成。
在裂纹扩展阶段，裂纹的扩展受到多种因素的影响，如混凝土的力学性质、裂纹的方向和长度、应力波的作用等。
在裂纹合并阶段，裂纹之间会相互作用，形成新的裂纹或者裂纹扩展到旧的裂纹上，最终形成明显的裂纹。
3. 影响混凝土裂纹扩展的因素（1）冲击能量大小：冲击能量越大，混凝土内部的应力场越复杂，裂纹扩展的程度和数量也越大。
（2）混凝土的力学性质：混凝土的弹性模量、抗拉强度、断裂韧性等力学性质都会影响混凝土的裂纹扩展。
（3）裂纹方向和长度：不同方向和长度的裂纹对混凝土的破坏程度不同。
（4）应力波的作用：应力波的特性和传播路径会影响裂纹的形成和扩展。
三、混凝土裂纹扩展的数值模拟研究数值模拟是研究混凝土裂纹扩展机理的重要手段之一。
通过建立混凝土的数学模型，可以模拟混凝土在冲击作用下的裂纹扩展过程，预测混凝土的破坏形态和破坏机理。
目前，常用的数值模拟方法包括有限元法、离散元法和边界元法等。
1. 有限元法有限元法是数值模拟中应用最广泛的一种方法。
其基本思想是将复杂的物理问题离散化为有限数量的小单元，通过计算每个单元的应力和应变，得到整个结构的应力和应变分布。
复合材料的疲劳裂纹扩展行为研究
复合材料的疲劳裂纹扩展行为研究在现代工程领域中，复合材料凭借其优异的性能，如高强度、高刚度、良好的耐腐蚀性等，得到了广泛的应用。
然而，复合材料在长期使用过程中，疲劳裂纹扩展问题成为了影响其结构完整性和可靠性的关键因素之一。
因此，深入研究复合材料的疲劳裂纹扩展行为具有重要的理论意义和实际应用价值。
复合材料的构成通常较为复杂，一般由两种或两种以上不同性质的材料通过物理或化学方法组合而成。
这种多相的结构使得其疲劳裂纹扩展行为与传统的单一材料有着显著的差异。
首先，复合材料中的增强相和基体相之间的界面特性对疲劳裂纹扩展有着重要的影响。
良好的界面结合能够有效地传递载荷，抑制裂纹的萌生和扩展。
例如，在纤维增强复合材料中，纤维与基体之间的界面强度直接关系到复合材料的疲劳性能。
若界面结合强度不足，在疲劳载荷作用下，容易在界面处产生脱粘，从而加速裂纹的扩展。
其次，复合材料的微观结构不均匀性也是导致其疲劳裂纹扩展行为复杂的一个重要原因。
由于增强相在基体中的分布往往不是完全均匀的，这就导致了局部应力集中的出现。
在疲劳载荷的反复作用下，这些应力集中区域容易成为裂纹的起始点。
而且，一旦裂纹萌生，其在不均匀的微观结构中扩展路径也会变得曲折，增加了研究其扩展行为的难度。
此外，复合材料的制造工艺也会对其疲劳裂纹扩展行为产生影响。
不同的制造工艺可能会导致复合材料内部存在不同程度的缺陷，如孔隙、分层等。
这些缺陷在疲劳载荷作用下会加速裂纹的形成和扩展。
为了研究复合材料的疲劳裂纹扩展行为，科研人员采用了多种实验方法。
其中，疲劳试验是最常用的方法之一。
通过对复合材料试样施加周期性的载荷，记录裂纹的长度随循环次数的变化关系，从而得到疲劳裂纹扩展速率曲线。
在实验过程中，通常会采用不同的加载方式，如拉伸拉伸、拉伸压缩等，以模拟实际工况下复合材料所承受的疲劳载荷。
除了实验研究，数值模拟方法也在复合材料疲劳裂纹扩展行为的研究中发挥了重要作用。
有限元方法是目前应用最为广泛的数值模拟技术之一。
复合材料的疲劳裂纹扩展机制研究
复合材料的疲劳裂纹扩展机制研究复合材料在现代工程领域中的应用越来越广泛，从航空航天到汽车制造，从体育器材到医疗器械，几乎无处不在。
不过，要想让复合材料更好地发挥作用，咱们就得搞清楚它的疲劳裂纹扩展机制。
先来说说啥是复合材料。
复合材料可不是单一的材料，它就像一个“超级组合”，由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或者化学的方法组合在一起。
比如说，碳纤维增强复合材料，就是把碳纤维和树脂结合在一起，这样既有碳纤维的高强度，又有树脂的韧性。
那为啥要研究复合材料的疲劳裂纹扩展机制呢？这就好比咱们人，如果总是过度劳累，身体就容易出毛病。
复合材料也是一样，在长期使用过程中，反复受到各种力的作用，就可能产生疲劳裂纹。
要是不搞清楚这些裂纹是怎么扩展的，说不定哪天这材料就突然“罢工”了，那可就麻烦大啦！我记得有一次，在一个工厂里，他们使用了一种新型的复合材料制造零件。
一开始，这些零件表现得那叫一个出色，又轻又结实。
可没过多久，其中一些零件就出现了问题。
经过仔细检查，发现是疲劳裂纹在作祟。
这让工厂损失不小，也让大家深刻认识到研究疲劳裂纹扩展机制的重要性。
咱们来具体看看疲劳裂纹是怎么扩展的。
这就像是一场“悄悄进行的战争”。
一开始，可能只是材料内部出现了一些微小的缺陷，就像战场上的小缝隙。
然后，在外部载荷的作用下，这些小缺陷逐渐发展成了裂纹。
随着载荷的不断作用，裂纹会不断向前延伸。
这里面有几个关键的因素会影响裂纹的扩展速度。
比如说，材料的组成成分。
如果增强纤维和基体之间的结合力不够强，那裂纹就容易顺着结合面扩展，速度可快了。
还有载荷的类型和大小，如果是交变载荷，而且幅度很大，那裂纹扩展得就会更快。
另外，环境因素也不能忽视。
比如说温度和湿度。
在高温高湿的环境下，材料的性能可能会下降，裂纹也就更容易扩展。
为了研究疲劳裂纹扩展机制，科学家们可是想出了各种各样的办法。
有的用实验的方法，直接对材料进行加载，观察裂纹的扩展过程。
还有的用数值模拟的方法，通过计算机来模拟裂纹的扩展情况。
冲击作用下混凝土裂纹扩展的力学特性研究
冲击作用下混凝土裂纹扩展的力学特性研究混凝土是一种常见的建筑材料，具有优异的力学性能和耐久性。
然而，在实际使用中，混凝土常常会受到外界力的作用，导致裂纹的产生和扩展。
特别是在地震、爆炸等冲击载荷作用下，混凝土的裂纹扩展更为明显，严重影响其力学性能和使用寿命。
因此，对冲击作用下混凝土裂纹扩展的力学特性进行研究具有重要的理论和实际意义。
冲击载荷作用下混凝土裂纹扩展的力学特性是由多种因素综合影响的，其中包括混凝土的力学性质、裂纹形态、裂纹扩展路径、加载速率等。
本文将从这些方面对冲击作用下混凝土裂纹扩展的力学特性进行详细的研究。
一、混凝土的力学性质混凝土的力学性质是决定其裂纹扩展特性的重要因素之一。
混凝土的力学性质包括弹性模量、抗拉强度、抗压强度、剪切强度等。
冲击载荷作用下，混凝土受到瞬间的高应力，容易引起裂纹的产生和扩展。
弹性模量越高的混凝土，其抵抗裂纹扩展的能力越强。
抗拉强度、抗压强度和剪切强度也是影响混凝土裂纹扩展的关键参数。
通常情况下，混凝土的抗拉强度和剪切强度都比抗压强度低，因此在冲击载荷作用下，混凝土的拉伸和剪切应力容易超过其极限强度，从而导致裂纹的产生和扩展。
二、裂纹形态和扩展路径混凝土的裂纹形态和扩展路径是决定其裂纹扩展特性的重要因素之一。
混凝土在冲击载荷下，一般会出现三种类型的裂纹：拉伸裂纹、剪切裂纹和压缩裂纹。
拉伸裂纹主要分布在混凝土的表面，剪切裂纹主要分布在混凝土内部，而压缩裂纹则是在混凝土内部发生的。
裂纹扩展路径的选择取决于裂纹的形态和混凝土的力学性质。
三、加载速率加载速率也是决定混凝土裂纹扩展特性的重要因素之一。
加载速率越高，混凝土受到的应力和变形速率就越大，从而容易引起裂纹的产生和扩展。
在冲击载荷作用下，混凝土的加载速率通常非常高，因此裂纹扩展速度也非常快。
四、冲击载荷作用下混凝土裂纹扩展机理冲击载荷作用下，混凝土的变形和裂纹扩展机理比较复杂。
一般认为，混凝土受到冲击载荷作用后，首先出现的是拉伸裂纹，然后是剪切裂纹和压缩裂纹。
脆性材料在压缩载荷作用下的断裂破坏准则
脆性材料在压缩载荷作用下的断裂破坏准则朱哲明;汪元;周章涛;李碧雄;谢和平【期刊名称】《四川大学学报（工程科学版）》【年(卷),期】2008(040)005【摘要】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.【总页数】9页(P13-21)【作者】朱哲明;汪元;周章涛;李碧雄;谢和平【作者单位】四川大学,建筑与环境学院,四川,成都,610065;四川大学,建筑与环境学院,四川,成都,610065;四川大学,建筑与环境学院,四川,成都,610065;四川大学,建筑与环境学院,四川,成都,610065;四川大学,建筑与环境学院,四川,成都,610065【正文语种】中文【中图分类】O346.1【相关文献】1.压缩载荷作用下分支裂纹断裂与扩展的数值和实验研究 [J], 李碧勇;朱哲明2.冲击载荷作用下脆性材料的失效波实验研究 [J], 张延耿;段卓平;张连生;武海军3.质疑"复杂应力条件下脆性材料的受拉破坏准则" [J], 陈津民4.复杂应力条件下脆性材料的受拉破坏准则 [J], 李春光;郑宏;王水林;葛修润5.冲击载荷作用下韧－脆复合板结构中脆性材料破碎的实验和数值模拟 [J], 方竞;齐佳;熊春阳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
中低速冲击下Ⅰ型裂纹的动态断裂韧度研究
中低速冲击下Ⅰ型裂纹的动态断裂韧度研究应鹏;朱哲明;周磊;董玉清;王雄【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2017(042)0z2【摘要】起裂韧度和扩展韧度是分别用来判别裂纹起裂和扩展的两个重要材料参数,为了探索在中低速冲击荷载下岩石的起裂韧度和扩展韧度的测试方法,选择砂岩单裂纹半圆孔板试样以中低速落锤试验机进行了冲击,并利用裂纹扩展计和应变片测试裂纹的起裂时间及裂纹扩展速度.使用AUTODYN有限差分软件,裂纹软化模型及线性状态方程建立了相应的数值计算模型,结合实验-数值法确定预制裂纹的起裂韧度和扩展韧度,结果表明:动态冲击载荷下裂纹扩展速度不是一个常数;对于隆昌青砂岩,其动态扩展韧度与裂纹扩展速度成反比关系,扩展速度越大,扩展韧度越小;材料扩展韧度不是一个独立的材料参数,而是一个与裂纹扩展速度有关的参数.【总页数】8页(P338-345)【作者】应鹏;朱哲明;周磊;董玉清;王雄【作者单位】四川大学建筑与环境学院,四川成都610065;四川大学深地科学与工程教育部重点试验室,四川成都610065;四川大学建筑与环境学院,四川成都610065;四川大学深地科学与工程教育部重点试验室,四川成都610065;四川大学建筑与环境学院,四川成都610065;四川大学深地科学与工程教育部重点试验室,四川成都610065;四川大学建筑与环境学院,四川成都610065;四川大学深地科学与工程教育部重点试验室,四川成都610065;四川大学建筑与环境学院,四川成都610065;四川大学深地科学与工程教育部重点试验室,四川成都610065【正文语种】中文【中图分类】TD313【相关文献】1.中低速冲击载荷作用下SCT岩石试样Ⅰ型裂纹的动态扩展行为 [J], 董玉清;朱哲明;王蒙;周磊;应鹏2.Ⅰ型裂纹中低速冲击荷载下起裂韧度测试新方法 [J], 施泽彬;朱哲明;汪小梦;王雄3.冲击载荷下加载率对裂纹扩展速度、断裂韧度和能量释放率的影响 [J], 郎林;朱哲明;王寒冰;黄建伟;王蒙;张宪尚4.冲击载荷下加载率对裂纹扩展速度、断裂韧度和能量释放率的影响 [J], 郎林;朱哲明;王寒冰;黄建伟;王蒙;张宪尚5.Charpy裂纹体的冲击响应与动态断裂韧度 [J], 林君山;涂铭旌;鄢文彬因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
压缩荷载下3条对称的共线裂纹应力强度因子的解析解
压缩荷载下3条对称的共线裂纹应力强度因子的解析解郑涛;朱哲明;金文城;曾利刚
【期刊名称】《四川大学学报：工程科学版》
【年(卷),期】2013(0)S1
【摘要】多裂纹问题已成为当前岩石力学及其相关领域的研究热点问题。
对无限平面内3条对称的共线裂纹在双向压缩载荷下的应力强度因子进行了研究,考虑了裂纹表面摩擦力的影响及裂纹间的相互影响,并利用复变函数理论给出了其裂纹应力强度因子的精确解析解。
通过数值计算,给出了侧压力以及裂纹间距对应力强度因子的影响规律,并进行了相应的光弹实验研究,其实验结果定性地验证了理论解的正确性。
结果表明,裂纹应力强度因子都随着侧压力的增大而减小,随着裂纹间距的减小而增大。
【总页数】5页(P58-62)
【关键词】应力强度因子;解析解;侧压力;裂纹间距
【作者】郑涛;朱哲明;金文城;曾利刚
【作者单位】四川大学建筑与环境学院;四川大学能源工程安全与灾害力学教育部重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TU452;O346.1
【相关文献】
1.共线多孔边对称裂纹板的应力强度因子计算 [J], 赵晋芳;谢里阳;刘建中
2.径向对称双裂纹圆柱体扭转问题的应力强度因子K3的解析解 [J], 王树林
3.围压与径向荷载共同作用下巴西盘裂纹应力强度因子的解析解 [J], 董卓;唐世斌
4.裂纹表面线性分布力作用下Ⅰ型应力强度因子的解析解 [J], 高常辉;唐雪松
5.压缩荷载作用下3条共线裂纹贯穿裂纹方形平板强度的实验与数值研究 [J], 汪波;朱哲明;何廉
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冲击疲劳裂纹扩展的偏折现象
冲击疲劳裂纹扩展的偏折现象
刘炎
【期刊名称】《南昌大学学报：理科版》
【年(卷),期】1999(023)004
【摘要】考察了在冲击疲劳载荷下低碳钢试样表面裂纹扩展的偏折现象，结果表明，冲击疲劳裂纹扩展的微观途径是以ｚｉｇ－ｚｇｇ方式为主要特征的晶界、滑移带邻近裂纹间的相互作用是引起裂纹扩展偏折的三个主要因素。
【总页数】5页(P366-369,376)
【作者】刘炎
【作者单位】南昌大学材料科学工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TG111.91
【相关文献】
1.冲击和非冲击疲劳载荷下过载对裂纹扩展的影响 [J], 于杰;金志浩
2.深埋椭圆形片状裂纹的偏折扩展 [J], 任中俊;彭向和;胡宁;刘小会
3.冲击疲劳载荷下的疲劳裂纹起始与扩展 [J], 郑修麟
4.冲击和非冲击疲劳载荷下过载对随后裂纹扩展的影响 [J], 于杰;金志浩;涂铭旌;周惠久
5.冲击和非冲击疲劳载荷下裂纹扩展的研究 [J], 于杰;金志浩
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Abstract：The dynamic fracture experiments to a single cleavage semi-circle(SCSC) specimen with the split Hopkinson pressure bar(SHPB) equipment were conducted in order to study the fracture behavior of pure mode I and mixed-model I/II cracks under dynamic loads. The crack propagation speed was measured with a crack propagation gauge system and a high speed photography system respectively. Several numerical models for the pure mode I and mixed mode I/II were established based on Drucker-Prager strength model and cumulative damage(CD) failure criterion. The crack propagation behavior was simulated with the code AUTODYN. The crack propagation paths predicated with the numerical simulation agreed well with the experimental results. The propagation speed was found not to be a constant. The crack propagation may stop，i.e. the phenomenon of crack arrest happened. The phenomenon was captured by the crack propagation gauge system and the high speed photography system. The results of the high speed photography system are visualized easily. Key words：rock mechanics；dynamic crack propagation；split Hopkinson pressure bar(SHPB) test；numerical simulation；single cleavage semi circle(SCSC) specimen
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岩石力学与工程学报
2016 年
过数值方法重现，那么实验结果的有效性就能得到
1
引
言
检验和辨别。因此，实验与数值模拟相结合的方法 在岩石动态研究中是有效而又可靠的，许多研究人 员已经使用了这种方法，例如 D. J. Reddish 等[17]使 用实验室落锤实验和数值模型来研究冲击能量对柱 形花岗岩试件的碎裂化水平的影响；T. Saksala 等[18] 发展了基于黏塑性和损伤力学的有限元数值模型来 模拟动态巴西圆盘实验。 AUTODYN 是一款数值分析软件，可以分析具 有几何非线性和材料非线性的动力学相关问题，且 已被成功应用于岩石材料在爆炸和冲击荷载下的断 裂研究[19-23]。在裂纹扩展的研究中，研究者主要关 注于裂纹的起裂和断裂韧度[8 段[27-28]。 本文借助 SHPB 实验装置和数值模拟的方法研 究了在冲击荷载作用下岩石复合型断裂扩展行为， 基于构型单裂纹半孔板(SCSC)进行了纯 I 和 I/II 复 合型断裂实验。并且，分别采用裂纹扩展计和高速 摄影系统，测量了裂纹扩展速度；采用高速摄影系 统观察裂纹动态扩展路径。同时，使用 AUTODYN 软件进行了裂纹动态扩展的数值研究。
为的巨大差异，使复合型断裂特性变成了一个很复 杂的问题。此时，最好的研究方法是：首先积累大 量复合型断裂的实验数据，然后基于此数据，使用 数值模型来研究其断裂机制，从而更好地探索控制 断裂结果的主导参数。本文将会同时使用实验和数 值模拟 2 种研究方法。 与静荷载作用相比，动荷载作用下的断裂机制 更为复杂。近年来，岩石动态断裂的实验研究有了 长足进步，提出了多种研究方法，例如实验–数值 法[12]、应变片法[13]和高速摄影法[14-15]等。随着 SHPB 实验装置的发展改进，大直径的弹性杆得到应用， 这对于岩石和混凝土材料来说是十分必要的。目前， SHPB 已经成为研究材料在高应变率下的动态本构 关系和材料动态断裂机制参数的理想实验装置
The growth of mixed-mode I/II crack under impacting loads
WANG Meng，ZHU Zheming，WANG Xiong
(Key Laboratory of Energy Engineering Safety and Disaster Mechanics，Minstry of Education，Sichuan University， Chengdu，Sichuan 610065)
[16]
。
然而，在 SHPB 实验中依然存在许多问题，例如实 验结果难以处理、不稳定等。如果实验结果可以通
第 35 卷
第7期
王
蒙等：冲击荷载作用下的 I/II 复合型裂纹扩展规律研究
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a
a
Pi (t )
2a
Pi (t )
Pi (t )
R (a) CSTFBD 试件构型 (b) SCB 试件构型 (c) 新构型
，24-26]
岩石动态断裂韧度是断裂动力学的一个重要参 数，同时在动荷载作用下作为预测岩体发生突然断 裂的阈值，可以为增强岩体结构的稳定性提供方案， 避免突发断裂。由于其在设计中的重要地位，诸多 学者研究了通过使用不同的加载装置和构型来研 究、测量岩石动态断裂韧度的实验方法和技术，例 如中心直裂纹巴西圆盘(the cracked straight through Brazilian disc) 、边裂纹圆棒弯曲(the straight edge cracked round bar bend) 、径裂纹圆环 (the radial cracked ring)[3]、巴西圆盘(the Brazilian disk)[4]、中 心 圆 孔 裂 纹 平 台 巴 西 圆 盘 (the holed-cracked flattened Brazilian disk) 、中心圆孔裂纹平台巴西圆 盘(the holed-flattened Brazilian disk)[6]、平台巴西圆 盘(the flattened Brazilian disk) 、人字形切槽巴西圆 盘(the cracked chevron notched Brazilian disk) 以及 巴西半圆盘(the semi-circular bend) 研究极少。 除了受纯拉伸(纯 I 型)和纯剪切(纯 II 型)荷载作 用外， 自然界中多数裂纹都受到混合型荷载作用(拉 伸与剪切的结合)，此时产生断裂的类型为 I/II 复合 型断裂。对于复合型断裂，I 和 II 型应力强度因子 (SIF)同时存在，并且同时对断裂产生影响。研究结 果
收稿日期：2015–09–08；修回日期：2015–11–23 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51074109)；四川省科技计划项目(2014JY0002)；西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室资助项 目(PLN1202) Supported by the by the National Natural Science Foundation of China(Grant No. 51074109)，Science and Technology of Sichuan Province(Grant No. 2014JY0002) and the Open Fund of State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation(Grant No. PLN1202). 作者简介： 王 蒙 (1987 –)，男，博士，2010 年毕业于四川大学工程力学专业，现为专职博士后，主要从事岩石力学方面的研究工作。 E-mail ： wangmeng.hebei@。通讯作者：朱哲明(1965–)，男，现任教授、博士生导师。E-mail：zhemingzhu@ DOI：10.13722/ki.jrme.2015.1260
第 35 卷 第 7 期 2016 年 7 月
岩石力学与工程学报 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering
Vol.35 No.7 July，2016
冲击荷载作用下的 I/II 复合型裂纹扩展规律研究
王 蒙，朱哲明，王 雄
(四川大学 能源工程安全与灾害力学教育部重点实验室，四川 成都 610065)
图1 Fig.1
测量岩石动态断裂韧度的三种构型
Three kinds of specimens used in measuring rock dynamic fracture toughness
[11] [9-10] [8] [7] [5] [2] [1]
，而关于裂纹在
冲击荷载下的动态扩展问题的研究仍处于初步阶
。 然而上述构
型多用于裂纹起裂研究，在裂纹扩展及其止裂方面
2
SCSC 试件构型和 SHPB 实验装置
在本文中，关注冲击荷载作用下岩石的纯 I 及
表明，I 和 II 型混合比例的不同会造成断裂行
摘要：为了研究纯 I 和 I/II 复合型裂纹在冲击荷载作用下的动态断裂行为，基于提出的单裂纹半孔板(SCSC)构型 和大直径分离式霍普金森压杆设备，使用 2 种石材进行岩石的纯 I 和 I/II 复合型的动态断裂实验；同时，实验中使 用新装置(裂纹扩展计和高速摄影系统)来监测裂纹的扩展速度。为了检验实验结论，基于 Drucker-Prager 强度模型 和累积损伤失效准则，建立针对纯 I 和 I/II 复合型裂纹的数值模型，并使用 AUTODYN 软件来模拟裂纹的扩展行 为。总体上，由数值模拟得到的裂纹扩展路径和实验结果十分吻合。研究结果表明，在裂纹扩展的过程中，其扩 展速度是一个变化量，甚至有可能停滞，也就是说可能出现止裂现象；同时，CPG 和高速摄影系统都可以很好的 反映出此现象，并且高速摄影系统更加直观，说明在动态断裂研究中是适用的，同时给出纯 I 型动态断裂实验裂 纹扩展速度特征，供工程参考。 关键词：岩石力学；动态裂纹扩展；分离式霍普金森压杆实验；数值模拟；单裂纹半孔板试件 中图分类号：TU 45 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2016)07–1323–10