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Cracks coalescence mechanism and cracks propagation paths in rock-like specimens containing pre-existing random cracks under compression 被引量:19
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作者 Hadi Haeri Kourosh Shahriar +1 位作者 Mohammad Fatehi Marji Parviz Moarefvand 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2014年第6期2404-2414,共11页
The mechanism of cracks propagation and cracks coalescence due to compressive loading of the brittle substances containing pre-existing cracks (flaws) was modeled experimentally using specially made rock-like specim... The mechanism of cracks propagation and cracks coalescence due to compressive loading of the brittle substances containing pre-existing cracks (flaws) was modeled experimentally using specially made rock-like specimens from Portland Pozzolana Cement (PPC). The breakage process of the specimens was studied by inserting single and double flaws with different inclination angles at the center and applying uniaxial compressive stress at both ends of the specimen. The first crack was oriented at 50&#176; from the horizontal direction and kept constant throughout the analysis while the orientation of the second crack was changed. It is experimentally observed that the wing cracks are produced at the first stage of loading and start their propagation toward the direction of uniaxial compressive loading. The secondary cracks may also be produced in form of quasi-coplanar and/or oblique cracks in a stable manner. The secondary cracks may eventually continue their propagation in the direction of maximum principle stress. These experimental works were also simulated numerically by a modified higher order displacement discontinuity method and the cracks propagation and cracks coalescence were studied based on Mode I and Mode II stress intensity factors (SIFs). It is concluded that the wing cracks initiation stresses for the specimens change from 11.3 to 14.1 MPain the case of numerical simulations and from 7.3 to 13.8 MPa in the case of experimental works. It is observed that cracks coalescence stresses change from 21.8 to 25.3 MPa and from 19.5 to 21.8 MPa in the numerical and experimental analyses, respectively. Comparing some of the numerical and experimental results with those recently cited in the literature validates the results obtained by the proposed study. Finally, a numerical simulation was accomplished to study the effect of confining pressure on the crack propagation process, showing that the SIFs increase and the crack initiation angles change in this case. 展开更多
关键词 crack propagation crack coalescence rock-like specimen numerical simulation experiment
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虑及多源不确定性的贮箱结构多裂纹扩展分析
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作者 王冲 王祥硕 +3 位作者 范浩然 邱志平 张文丰 刘涛 《力学学报》 北大核心 2025年第9期2209-2222,共14页
针对火箭贮箱搅拌摩擦焊焊缝区域多裂纹萌生与扩展融合问题,基于有限元联合仿真技术与混合不确定性分析理论,提出了一种虑及多源不确定性的贮箱结构多裂纹扩展融合分析方法.通过采用有限元软件对贮箱结构进行有限元分析并模拟贮箱底部... 针对火箭贮箱搅拌摩擦焊焊缝区域多裂纹萌生与扩展融合问题,基于有限元联合仿真技术与混合不确定性分析理论,提出了一种虑及多源不确定性的贮箱结构多裂纹扩展融合分析方法.通过采用有限元软件对贮箱结构进行有限元分析并模拟贮箱底部焊缝区域共线多裂纹的扩展融合过程,系统分析了多裂纹动态演化行为及其应力强度因子变化规律,并揭示了多裂纹敏感参数对焊缝疲劳寿命的影响机制.在此基础上,考虑多源不确定性对多裂纹扩展寿命的影响,构建了随机-区间混合分析模型,其中材料参数的不确定性用随机变量表征,多裂纹尺寸参数的不确定性用区间变量进行表征,此时输入混合不确定性对于扩展寿命的影响可以通过响应的区间边界以及区间边界的随机特征进行描述.为进一步提高不确定性分析效率,通过训练BP(back propagation)神经网络模型以代替耗时的有限元仿真模型,实现了多源不确定因素影响下共线多裂纹扩展寿命的高效预测.最终,通过贮箱焊接结构共线多裂纹融合扩展的工程算例验证了所提方法的有效性. 展开更多
关键词 搅拌摩擦焊 多裂纹扩展融合 多源不确定性 混合分析模型 BP 神经网络
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岩石裂纹扩展-破断规律及流变特征 被引量:34
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作者 曹平 曹日红 +3 位作者 赵延林 张科 蒲成志 范文臣 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期1737-1762,共26页
讨论岩石断裂力学研究近年来的若干进展,主要内容包括扩展机理、断裂准则、实验加载方式与裂纹定位方法、数值计算方法在岩石断裂力学研究中的应用。基于室内实验研究单轴加载下预制裂纹间的贯通模式与多裂纹试样的破坏模式、压剪复合... 讨论岩石断裂力学研究近年来的若干进展,主要内容包括扩展机理、断裂准则、实验加载方式与裂纹定位方法、数值计算方法在岩石断裂力学研究中的应用。基于室内实验研究单轴加载下预制裂纹间的贯通模式与多裂纹试样的破坏模式、压剪复合作用下混合裂纹间的贯通类型与破碎规律。与此同时,针对岩石亚临界裂纹扩展问题进行相关讨论并给与实例分析。结果表明:处于同一应力水平时,水岩化学作用能加速亚临界裂纹扩展;水化学腐蚀后岩石的断裂韧度均小于其在空气中的断裂韧度。此外,还对岩石流变断裂模式及考虑原生裂隙的非线性流变模型进行分析:结合岩石断裂力学与流变力学推导出压剪应力环境下裂纹流变断裂判据与理论模型;引入损伤因子和裂隙塑性体构建了能描述原生节理影响的岩体非线性蠕变模型。最后,展望岩石断裂力学未来的发展前景,并就岩石裂纹萌生与扩展的研究阐述几点认识。 展开更多
关键词 裂纹扩展 贯通模式 亚临界扩展 流变断裂 理论模型
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渗透压作用下压剪岩石裂纹损伤断裂机制 被引量:26
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作者 赵延林 曹平 +2 位作者 文有道 杨慧 李江腾 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期838-844,共7页
在研究渗透水压和远场应力共同作用下压剪滑移型岩石裂纹的起裂、扩展规律的基础上,考虑分支裂纹相互作用,建立压剪应力场和渗流场共同作用下岩石裂纹体的损伤断裂力学模型和考虑岩桥损伤所引起的附加应力强度因子演化方程,提出分支裂... 在研究渗透水压和远场应力共同作用下压剪滑移型岩石裂纹的起裂、扩展规律的基础上,考虑分支裂纹相互作用,建立压剪应力场和渗流场共同作用下岩石裂纹体的损伤断裂力学模型和考虑岩桥损伤所引起的附加应力强度因子演化方程,提出分支裂纹临界长度时裂纹尖端虚拟应力强度因子KI(LC)作为压剪岩石裂纹的损伤断裂贯通的破坏准则。研究结果表明:在既定裂纹分布下,分支裂纹尖端应力强度因子KI受侧压力系数λ、渗透压p、裂纹表面摩擦因数μ的制约;当轴向应力和裂纹面摩擦因数一定时,在低渗透压、侧向拉应力共同作用下,压剪岩石裂纹趋向于轴向贯穿破坏,而在高渗透压作用下会导致分支裂纹尖端岩桥剪切破坏。 展开更多
关键词 渗透压 损伤断裂 裂纹扩展 断裂破坏准则 裂纹贯通
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多节理岩体裂纹扩展及变形破坏试验研究 被引量:15
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作者 刘刚 姜清辉 +1 位作者 熊峰 张小波 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第S1期151-158,共8页
为了研究不同倾角下多节理岩体力学行为,采用10 MN微机控制电液伺服大型多功能动静力三轴仪,开展包含较多预制非贯通节理类岩石试件的单轴压缩试验,研究了多节理岩体裂纹的特征、贯通模式、破坏模式、应力-应变特征等与节理倾角之间的... 为了研究不同倾角下多节理岩体力学行为,采用10 MN微机控制电液伺服大型多功能动静力三轴仪,开展包含较多预制非贯通节理类岩石试件的单轴压缩试验,研究了多节理岩体裂纹的特征、贯通模式、破坏模式、应力-应变特征等与节理倾角之间的关系。试验结果表明,(1)多节理岩体的裂纹类型主要有翼裂纹和次生共面裂纹,翼裂纹的扩展路径与单个节理情况下的扩展路径差异较大,翼裂纹起裂后沿起裂方向存在较长的扩展长度,直接与相邻节理或翼裂纹形成贯通,并且裂纹的贯通表现出四种不同的模式;(2)多节理岩体的破坏模式归纳为3种类型:平面破坏、块体转动式破坏和台阶式破坏;(3)根据多节理岩体的应力-应变曲线在应变软化阶段所表现出的不同非线性变形行为特征,可以将曲线归纳为4种类型;(4)多节理岩体的强度和变形各向异性特征非常显著,强度和弹性模量均在节理倾角30°时最小,90°时最大。 展开更多
关键词 非贯通节理 裂纹类型 扩展 贯通 应变软化 破坏模式
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震后暴雨型岩质滑坡启动机理 被引量:24
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作者 吴永 何思明 罗渝 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期135-139,共5页
暴雨是诱发震后岩质滑坡失稳的最重要因素之一,与土质滑坡不同,其相关作用机理还不清楚。在基于对震后受损岩体特征的科学认识前提下,从岩石断裂力学的角度出发,分析了坡体裂缝扩展、降雨入渗和滑面形成机制。继而以极限分析的上限定理... 暴雨是诱发震后岩质滑坡失稳的最重要因素之一,与土质滑坡不同,其相关作用机理还不清楚。在基于对震后受损岩体特征的科学认识前提下,从岩石断裂力学的角度出发,分析了坡体裂缝扩展、降雨入渗和滑面形成机制。继而以极限分析的上限定理为基础,从能量的角度定量研究了裂缝水对岩质坡体稳定性的影响。最后,通过算例表明:震后受损岩坡的裂缝存在一个可在裂缝水作用下自行扩展、贯通软弱夹层的临界深度,同时也存在一个决定滑坡体稳定与否的软弱夹层渗水区域极限长度,即裂缝的扩展贯通和滑面的渗水软化是震后暴雨型岩质滑坡的启动的根本动力。 展开更多
关键词 裂缝水 断裂力学 扩展贯通 上限定理 岩质滑坡
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非均质岩桥对裂纹扩展贯通机制影响的数值分析 被引量:10
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作者 黄明利 唐春安 朱万成 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 CAS 2000年第1期20-24,共5页
通过考虑岩石试样中预置三裂纹之间岩桥力学性质和非均匀程度,运用东北大学开发的RFPA(2D)系统,研究了不同性质岩 桥中裂纹扩展相互作用模式及其贯通机制。模拟结果与相关的实验研究表现较好的一致性。
关键词 岩桥 数值模拟 非均质岩 裂纹扩展贯通 断裂力学
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裂纹扩展和连接过程的近场动力学数值模拟 被引量:24
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作者 谷新保 周小平 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期610-616,共7页
利用传统应变能密度与近场动力学的应变能密度相等以及近场动力学的基本方程,推导了以状态为基础的近场动力学基本方程。引入损伤理论,对以状态为基础的近场动力学基本方程进行离散化,编制了近场动力学数值分析程序。利用近场动力学理... 利用传统应变能密度与近场动力学的应变能密度相等以及近场动力学的基本方程,推导了以状态为基础的近场动力学基本方程。引入损伤理论,对以状态为基础的近场动力学基本方程进行离散化,编制了近场动力学数值分析程序。利用近场动力学理论对经典的带孔单侧拉伸板破裂过程及双向拉伸状态下岩石裂纹扩展和连接过程进行了数值模拟,并与RFPA2D数值结果进行了对比分析。结果表明,以状态为基础的近场动力学理论不仅突破了以键为基础的近场动力学理论恒定泊松比的限制,而且不需要借助任何外部断裂准则就能很好地模拟裂纹的扩展和连接过程,相对于其他的数值模拟方法具有很大的优势,同时也给裂纹的扩展和连接的数值模拟提供了更好的思路。 展开更多
关键词 近场动力学理论 裂纹扩展和连接 数值模拟
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双轴循环荷载条件下含预制裂纹类玄武岩岩桥贯通模式 被引量:10
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作者 韩刚 杨帆 +3 位作者 刘宇 王延宁 赵幸 赵其华 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2016年第2期235-245,共11页
揭示双轴循环荷载条件下类玄武岩内裂纹起裂、扩展及岩桥贯通模式。配制类玄武岩相似材料,预制裂纹倾角α=30°、裂纹长度2a=20mm、裂纹厚度l=0.3mm的双裂纹,设计不同岩桥长度L、岩桥倾角β试样,采用双轴压缩、双轴循环加卸载方式,... 揭示双轴循环荷载条件下类玄武岩内裂纹起裂、扩展及岩桥贯通模式。配制类玄武岩相似材料,预制裂纹倾角α=30°、裂纹长度2a=20mm、裂纹厚度l=0.3mm的双裂纹,设计不同岩桥长度L、岩桥倾角β试样,采用双轴压缩、双轴循环加卸载方式,研究裂纹扩展及岩桥贯通模式。试验结果表明:(1)双轴循环加卸载条件下,裂纹扩展-岩桥贯通过程可分为翼裂纹起裂、翼裂纹扩展和次生裂纹起裂及扩展、岩桥贯通3个阶段;(2)岩桥贯通类型可分为剪性贯通、张剪复合贯通和张性贯通3类。双轴压缩条件下,岩桥贯通模式可进一步划分为9种模式,双轴循环加卸载条件下,岩桥贯通模式可分为8种模式;(3)双轴循环加卸载试验比双轴压缩试验更易发生剪性贯通,且在部分试样岩桥处出现局部压碎隆起现象;(4)岩桥倾角β和岩桥长度L对岩桥贯通模式影响显著,随着岩桥倾角的增大,岩桥贯通模式逐渐转变为剪性或张剪性贯通。双轴压缩条件下,岩桥长度增加,贯通模式由张剪复合贯通过渡为剪性贯通,而双轴循环加卸载试验则恰恰相反。 展开更多
关键词 玄武岩 相似材料 裂纹扩展 岩桥贯通模式 双轴循环加卸载试验
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开挖卸荷岩质坡体的断裂破坏机理 被引量:3
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作者 吴永 何思明 +1 位作者 王东坡 罗渝 《四川大学学报(工程科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期52-58,共7页
岩质坡体在开挖过程中的失稳破坏已成为道路工程领域日益严重的问题,目前有关卸荷坡体的断裂破坏机理还不清晰。为此,基于自然坡体实际结构特征,并结合岩石力学知识,首先分析了岩体原生裂纹在坡体开挖前后的应力状态。继而,借助断裂力... 岩质坡体在开挖过程中的失稳破坏已成为道路工程领域日益严重的问题,目前有关卸荷坡体的断裂破坏机理还不清晰。为此,基于自然坡体实际结构特征,并结合岩石力学知识,首先分析了岩体原生裂纹在坡体开挖前后的应力状态。继而,借助断裂力学理论,解析了不同荷载模式下岩体裂纹失稳扩展的力学条件,探讨了求解裂纹扩展方向和规模的计算方法,构建结构面扩展贯通力学模型;最后,通过具体算例验证了模型的合理性。研究表明开挖岩质坡体的失稳是岩体内特定方向的原生裂纹萌生启裂并扩展贯通的结果,其本质是岩体应变能释放耗散与应力的调整过程。 展开更多
关键词 岩质坡体 开挖卸荷 裂纹启裂 扩展贯通 Griffith理论
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混杂碳/碳复合材料超高温拉伸断裂模式 被引量:4
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作者 易法军 梁军 +1 位作者 孟松鹤 杜善义 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 2002年第1期16-21,30,共7页
通过电子扫描电镜 (SEM)研究了混杂碳 /碳复合材料的组分微结构形态、内部微缺陷产生的原因以及随温度升高的演化规律 ,结合超高温拉伸试件断口的形貌分析 ,揭示了超高温条件下混杂碳 /碳复合材料的断裂机理。在温度和载荷载的作用下 ,... 通过电子扫描电镜 (SEM)研究了混杂碳 /碳复合材料的组分微结构形态、内部微缺陷产生的原因以及随温度升高的演化规律 ,结合超高温拉伸试件断口的形貌分析 ,揭示了超高温条件下混杂碳 /碳复合材料的断裂机理。在温度和载荷载的作用下 ,基体内的孔洞和微裂纹逐渐融合、扩展、长大 ,纤维 /基体界面结合减弱、脱开 ,形成大的裂纹并沿着纤维 /基体界面迅速扩展 ,使得材料的性能退化 。 展开更多
关键词 超高温拉伸 碳/碳复合材料 微观结构 断裂机理
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航空铝合金薄板在疲劳载荷下孔洞聚合的试验研究和一个新发现 被引量:4
12
作者 王芳文 陈宜亨 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期125-128,共4页
对航空铝合金薄板在疲劳载荷下的两个相邻孔洞聚合进行了详细的试验研究.最初预计初始的疲劳裂纹应该在两个相邻孔洞之间的区域产生,并且导致两个相邻孔洞聚合为一个复杂的新缺陷,但是试验结果却发现:在某些情况下,初始的疲劳裂纹产生... 对航空铝合金薄板在疲劳载荷下的两个相邻孔洞聚合进行了详细的试验研究.最初预计初始的疲劳裂纹应该在两个相邻孔洞之间的区域产生,并且导致两个相邻孔洞聚合为一个复杂的新缺陷,但是试验结果却发现:在某些情况下,初始的疲劳裂纹产生在远离两个相邻孔洞之间区域的外区域,即不是产生在两个相邻孔洞之间区域的内边缘上,而是产生在外边缘上,只有当这条初始裂纹在疲劳载荷下扩展一定长度并止裂一段时间后,在两个相邻孔洞之间的内区域才产生第二条裂纹,该第二条裂纹的扩展才引起聚合的发生,而在第二条裂纹扩展期间,第一条裂纹始终处于止裂状态.这个现象超出了经典的疲劳裂纹萌生的基本理论,也无法用经典的应力集中理论来解释. 展开更多
关键词 疲劳载荷 裂纹扩展 孔洞聚合 铝合金薄板
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场富集有限元方法模拟多裂纹起裂、扩展和连接过程 被引量:5
13
作者 周小平 贾志明 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期988-996,I0003,共10页
研究含多裂纹岩石的力学响应和裂纹行为对岩体结构的设计与稳定性分析具有重要的指导意义。提出了场富集有限元方法研究脆性岩石材料中多裂纹的演化规律,包括裂纹的起裂、扩展和连接过程。提出了多裂纹在扩展过程中出现的各种交汇情况... 研究含多裂纹岩石的力学响应和裂纹行为对岩体结构的设计与稳定性分析具有重要的指导意义。提出了场富集有限元方法研究脆性岩石材料中多裂纹的演化规律,包括裂纹的起裂、扩展和连接过程。提出了多裂纹在扩展过程中出现的各种交汇情况的解决方案。场富集有限元方法可以直接处理复杂的交叉裂纹,而不需要像扩展有限元一样引入额外的富集函数。通过数值算例,充分说明了场富集有限元方法在处理各种复杂裂纹系统扩展演化方面的能力。 展开更多
关键词 脆性岩石材料 场富集有限元方法 裂纹扩展和连接 复杂多裂纹
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双轴压缩下混凝土预制双裂纹扩展与应力应变关系研究 被引量:1
14
作者 杨平 《硅酸盐通报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期737-743,748,共8页
对混凝土预制双裂隙板试件进行了双轴压缩试验,研究了裂隙倾角以及岩桥倾角对双裂隙的扩展演化影响。通过在裂隙尖端贴放应变片,分析了裂隙扩展与应力应变关系,探讨了裂隙尖端应变集中对裂隙扩展演化的作用规律。试验结果表明,裂隙倾角... 对混凝土预制双裂隙板试件进行了双轴压缩试验,研究了裂隙倾角以及岩桥倾角对双裂隙的扩展演化影响。通过在裂隙尖端贴放应变片,分析了裂隙扩展与应力应变关系,探讨了裂隙尖端应变集中对裂隙扩展演化的作用规律。试验结果表明,裂隙倾角以及岩桥倾角对裂隙的扩展、贯通有较大影响。实验结果共观测到7种裂纹贯通模式(T1和T2;S1和S2;TS1、TS2和TS3)及两种贯通失败模式(剪切失败和拉伸-剪切失败),且随着岩桥角的增加,裂纹贯通模式由剪切裂纹贯通到翼型-剪切复合式贯通,然后再到翼形裂纹贯通逐渐转化。应力应变曲线与裂隙扩展贯通密切相关,拉应变集中是翼形裂纹产生的原因,而压应变集中则是引起剪切裂纹产生的原因。 展开更多
关键词 裂隙扩展 裂隙贯通 应变集中 双轴加载
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铜长条薄板在疲劳载荷下裂纹聚合的试验研究和一个新发现
15
作者 王芳文 陈宜亨 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期121-124,共4页
对铜长条薄板在疲劳载荷下2条相邻裂纹的聚合进行了详细的试验研究.按照经典的断裂力学分析,最初预计初始的疲劳裂纹应该在2条相邻裂纹之间产生,并且导致2条相邻裂纹聚合为一个复杂的新缺陷.但是试验发现:在某些情况下初始的疲劳裂纹扩... 对铜长条薄板在疲劳载荷下2条相邻裂纹的聚合进行了详细的试验研究.按照经典的断裂力学分析,最初预计初始的疲劳裂纹应该在2条相邻裂纹之间产生,并且导致2条相邻裂纹聚合为一个复杂的新缺陷.但是试验发现:在某些情况下初始的疲劳裂纹扩展产生在远离2条相邻裂纹之间区域的裂纹外尖端上,即不是发生在2条相邻裂纹的内尖端上.只有当这个外裂尖在疲劳载荷下自相似扩展一定长度并止裂一段时间后,2条相邻裂纹之间的内部区域才产生第二条曲线裂纹,该曲线裂纹的扩展才引起聚合的发生,而在第二条裂纹扩展期间,第一条扩展裂纹始终处于止裂状态.这个现象超出了经典的疲劳裂纹萌生的基本理论,也无法用经典的应力集中理论来解释. 展开更多
关键词 疲劳载荷 裂纹萌生 裂纹扩展 裂纹聚合 铜薄板
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铝合金薄板在疲劳载荷下孔洞聚合试验中的材料损失
16
作者 王芳文 陈宜亨 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期121-124,共4页
此文是航空铝合金薄板在疲劳载荷下2个相邻孔洞聚合的系列试验研究之一.研究发现:在某些情况下,2条初始的疲劳裂纹几乎同时产生在应力集中程度较高的2个相邻孔洞之间的区域,在2个孔洞内边缘各产生一条裂纹,同时在疲劳载荷下扩展,相互不... 此文是航空铝合金薄板在疲劳载荷下2个相邻孔洞聚合的系列试验研究之一.研究发现:在某些情况下,2条初始的疲劳裂纹几乎同时产生在应力集中程度较高的2个相邻孔洞之间的区域,在2个孔洞内边缘各产生一条裂纹,同时在疲劳载荷下扩展,相互不连接,直至到达对方孔洞的边缘,也就是说孔洞的聚合是由2条裂纹导致的,而不是通常的由一条裂纹导致,最终孔洞的聚合导致大块材料的损失,而2个孔洞外边缘的疲劳裂纹在孔洞聚合导致材料损失后才继续扩展.这是一个新现象,超出了疲劳裂纹萌生的基本理论,也无法用经典的弹塑性分析理论来解释. 展开更多
关键词 疲劳载荷 裂纹扩展 孔洞聚合 材料损失 疲劳寿命
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模拟岩石中裂纹扩展连接的近场动力学方法 被引量:11
17
作者 李铮 郭德平 +1 位作者 周小平 王允腾 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期4711-4721,共11页
脆性岩石材料在压应力作用下常出现两类裂纹:翼型张拉裂纹和次生剪切裂纹。近场动力学是一种新型的无网格数值计算方法。在近场动力学理论中,采用积分形式的控制方程代替微分形式的控制方程使得该数值算法在断裂问题上具有独特的优势。... 脆性岩石材料在压应力作用下常出现两类裂纹:翼型张拉裂纹和次生剪切裂纹。近场动力学是一种新型的无网格数值计算方法。在近场动力学理论中,采用积分形式的控制方程代替微分形式的控制方程使得该数值算法在断裂问题上具有独特的优势。将Mohr-Coulomb准则和最大主应力准则引入非普通"态"基近场动力学理论中,分别用于模拟材料常见的压剪和张拉破坏。这种扩展的非普通"态"基近场动力学可以有效地模拟脆性岩石材料在多种受力状态下的裂纹起裂、扩展和连接问题。通过5个不同的数值算例说明该数值算法在处理脆性岩石材料断裂问题的有效性和准确性。首先,通过模拟含圆孔的弹性板拉伸数值试验说明该数值算法的有效性和准确性。其次,数值模拟了简单三点弯曲试验以及不使用其他外部准则条件下动荷载作用下裂纹的分叉试验,所得结果与其他试验结果或数值结果相吻合,从而验证了该理论的有效性。然后,模拟了包含斜裂纹的巴西圆盘试验,裂纹扩展路径和计算所得的断裂韧度同样吻合于试验结果。最后,模拟了单轴压缩状态下,预制裂纹试样的裂纹扩展和连接问题。将该数值算法与试验结果对比表明,所提出的数值方法可以模拟和预测岩石类材料的张拉和压剪裂纹的起裂、扩展和连接行为。 展开更多
关键词 岩石 近场动力学 裂纹扩展 裂纹连接 裂纹分叉
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岩石试件中非平行双裂纹扩展贯通规律的数值模拟研究 被引量:4
18
作者 任张瑜 潘卫东 +1 位作者 刘世民 周顺 《矿业科学学报》 2017年第1期33-41,共9页
含裂纹岩石试件的裂纹扩展贯通规律的研究是岩石力学与岩土工程重要的研究方向之一。本文采用颗粒离散元数值模拟软件PFC^(2D),对含有两条非平行裂纹的类岩石材料试件的单轴压缩试验进行数值模拟。通过统计裂纹模式,发现了两种不同于两... 含裂纹岩石试件的裂纹扩展贯通规律的研究是岩石力学与岩土工程重要的研究方向之一。本文采用颗粒离散元数值模拟软件PFC^(2D),对含有两条非平行裂纹的类岩石材料试件的单轴压缩试验进行数值模拟。通过统计裂纹模式,发现了两种不同于两条平行裂纹间结合的模式,这两种结合模式中的水平裂纹多与原点倾斜裂纹在水平方向有重合。由试件的力学响应可知,当水平裂纹位于相同高度时,水平裂纹在原点裂纹正上方或正下方的试件峰值应力最大,且中心两侧峰值应力呈近似对称分布;裂纹的贯通多发生在试件的轴向应力达到其峰值的前后,且伴随试件应力应变曲线从塑性强化阶段到试件的破坏,微裂纹的数目呈现规律性的变化,裂纹的贯通和微裂纹数目变化都能在一定程度上预测或反映试件的破坏。室内试验验证了数值模拟中不同扩展模式的存在,说明数值模拟研究的可行性。 展开更多
关键词 岩石 裂纹扩展与结合 单轴压缩 PFC2D 结合模式
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