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基于3D-ILC三點彎脆性固體內裂紋擴展規律及破壞特征研究

摘要:巖石內裂紋擴展問題是巖土工程學科的重要問題之一。基于3D-ILC技術,選用理想脆性材料,在對試樣表面無影響的前提下,生成任意參數的真實內裂紋,進行含內裂紋試樣三點彎試驗,并與完整試樣進行對比。開展試樣破壞過程、特征荷載、破壞形態、斷口特征、動態分叉、應力云紋分析,通過數值模擬得到裂紋尖端K分布規律及擴展路徑,與試驗對比。結果表明:(1)內裂紋的存在極大的降低試樣的起裂與破壞荷載;(2)應力雙折射技術可與3D-ILC聯合應用進行內裂紋應力信息監測,內裂紋尖端呈現"花瓣"狀應力云紋;(3)三點彎下空白試樣發生動態斷裂,斷口呈現霧化、羽毛區特征,由動態裂紋分叉引起。含裂紋試樣,從內裂紋下尖端到上尖端逐漸起裂,呈現水滴狀,為純I型破壞,斷口呈現交匯Wallner線特征;(4)基于M積分的裂紋尖端K分布與試驗起裂規律一致;基于MTS的內裂紋擴展路徑模擬與試驗一致。3D-ILC相對于目前透明類巖石研究中主流方法,在脆性度、裂紋真實性、應力場可視化、斷口特征等方面具備一定進步性,試驗與數值模擬成果將為巖石等脆性材料的三維斷裂、內裂紋擴展等問題的研究,提供試驗和理論參考。

關鍵詞:
  • 巖石力學  
  • 三點彎  
  • 斷裂力學  
  • 裂紋擴展  
  • 脆性材料  
  • 三維內裂紋  
作者:
王海軍; 李漢章; 任然; 湯雷; 郁舒陽; 張志韜
單位:
南京水利科學研究院水文水資源與水利工程國家重點試驗室; 江蘇南京210029; 河海大學; 水利水電學院; 江蘇南京210099; 深圳水務集團; 廣東深圳518031
刊名:
巖石力學與工程學報

注:因版權方要求,不能公開全文,如需全文,請咨詢雜志社

巖石力學與工程學報緊跟學術前沿,緊貼讀者,國內刊號為:42-1397/O3。堅持指導性與實用性相結合的原則,創辦于1982年,雜志在全國同類期刊中發行數量名列前茅。

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