压缩荷载作用下岩石类材料裂缝扩展预测理论的改进及验证

TU452; 目的 为提高岩石类材料裂缝扩展预测的准确性,弥补传统最大周向应力准则(MTS准则)未考虑裂缝尖端应力场非奇异应力项(T应力)和裂缝几何特性的缺陷,方法 基于传统MTS准则,考虑T应力和裂缝几何特性对裂缝尖端应力场的影响,建立一种新的岩石非闭合裂缝断裂准则.采用中心含有非闭合裂缝的岩石试件进行单轴压缩试验,将准则预测值同试验测得起裂角θ比较,分析引入裂缝几何特性和T应力后对裂缝起裂情况以及裂缝尖端应力场的影响,检验本文准则的合理性.结果 研究表明:仅引入裂缝几何特性,裂缝宽长比(b/a)增加,会促使应力强度因子KI增加,导致裂缝尖端受拉伸作用形成张拉裂缝,使得复合型断裂中的Ⅰ型开裂...

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Published in河南理工大学学报（自然科学版） Vol. 43; no. 5; pp. 163 - 172
Main Authors 李修磊, 刁航, 陈臣, 黄锋, 凌天清, 曾彬
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 重庆交通大学 河海学院,重庆 400074%重庆交通大学 土木工程学院,重庆 400074 01.09.2024
Subjects
crack initiation angle
起裂角
non-closed crack
T应力
fracture criterion
非闭合裂缝
crack geometric properties
断裂准则
裂缝几何特性
T-stress
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Summary:TU452; 目的 为提高岩石类材料裂缝扩展预测的准确性,弥补传统最大周向应力准则(MTS准则)未考虑裂缝尖端应力场非奇异应力项(T应力)和裂缝几何特性的缺陷,方法 基于传统MTS准则,考虑T应力和裂缝几何特性对裂缝尖端应力场的影响,建立一种新的岩石非闭合裂缝断裂准则.采用中心含有非闭合裂缝的岩石试件进行单轴压缩试验,将准则预测值同试验测得起裂角θ比较,分析引入裂缝几何特性和T应力后对裂缝起裂情况以及裂缝尖端应力场的影响,检验本文准则的合理性.结果 研究表明:仅引入裂缝几何特性,裂缝宽长比(b/a)增加,会促使应力强度因子KI增加,导致裂缝尖端受拉伸作用形成张拉裂缝,使得复合型断裂中的Ⅰ型开裂增多;同时引入裂缝几何特性和T应力时,裂缝宽长比(b/a)增加会引起裂角θ减小和最大周向应力(σθ)max增加;且引入T应力后,起裂角θ和起裂荷载更加接近实际值,此时T应力起抑制裂缝起裂作用,且起裂角θ伴随裂缝倾角β增大逐渐由正倾开裂过渡为反倾开裂.结论 采用引入T应力和裂缝几何特性的裂缝断裂准则能更精确预测裂缝倾角β为0°～60°时的起裂角θ.
ISSN:1673-9787
DOI:10.16186/j.cnki.1673-9787.2023070006