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A SIMPLE METHOD OF DETERMINING STRESS INTENSITY FACTOR K Ⅰ FROM ISOCHROMATIC FRINGE LOOPS *
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作者 Chen Feng Sun Zongqi (Opening Laboratory of Mechanics, Central South University of Technology, Changsha 410083, China) 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 1998年第2期51-53,共3页
A new photoelastic method of obtaining mode I stress intensity factor(SIF) is presented. The method considers the influence of far field stress, σ ox , on the value of SIF. The only information needed for ... A new photoelastic method of obtaining mode I stress intensity factor(SIF) is presented. The method considers the influence of far field stress, σ ox , on the value of SIF. The only information needed for K Ⅰ calculation is the area between isochromatic fringe loops. The method is examined by two kinds of specimen in different load cases.Experimental results show that it is quite simple and of high precision. 展开更多
关键词 stress intensity factor mode I fracture photoelastic METHOD
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Use of double edge-cracked Brazilian disk geometry for compression-shear fracture investigation of rock 被引量:4
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作者 陈枫 曹平 +1 位作者 饶秋华 孙宗颀 《Journal of Central South University of Technology》 2003年第3期211-215,共5页
A new specimen geometry-the double edge-cracked Brazilian disk and a relevant fracture analysis byweight function method are proposed for the investigation of rock fracture caused by compression-shear loading. Notonly... A new specimen geometry-the double edge-cracked Brazilian disk and a relevant fracture analysis byweight function method are proposed for the investigation of rock fracture caused by compression-shear loading. Notonly can the mixed mode fracture with any ratio of KⅠ/KⅡ be achieved, but also the pure mode Ⅱ crack extensioncan be obtained. The combined mode fracture analysis for this geometry shows that diametral compression in the far-field can induce a compression-shear stress state in the singular stress field ahead of crack tips. Experimental investi-gations conducted on marble specimens show that the pure mode Ⅱ crack extension can be obtained when the dimen-sionless crack length a>0.7 and the inclined crack angle 5°≤ψ≤40°. Normalized mode Ⅰ and mode Ⅱ stress inten-sity factors decrease from -0.45 and 2.47 at ψ=5° to -1.65 and 1.52 at ψ=40°, respectively. The strains at threepoints of specimen are also measured in order to investigate the influence of stress singularity on initial crack exten-sion. The results show that the principal orientations of strain at three points are very stable in the loading process.The derived formulae are quite explicit, and the specimen geometry is easy to fabricate and convenient to achieve thepure mode Ⅱ crack extension. Therefore, it can hopefully be used to obtain mode Ⅱ fracture toughness of rock. 展开更多
关键词 ROCK fracture stress intensity factor WEIGHT function cracked BRAZILIAN DISK
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ANALYSIS OF BRITTLE FRACTURE DUE TO COMPRESSIVE LOADING USING CENTER-CRACKED BRAZILIAN DISK 被引量:1
3
作者 Chen Feng Zhou Hongbin Sun Zongqi 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 1999年第1期44-48,共5页
The center cracked Brazilian disk subjected to diametral compressive stress uniformly distributed along parts of its cylindrical surface is used to investigate combined mode fracture of brittle material. A fracture a... The center cracked Brazilian disk subjected to diametral compressive stress uniformly distributed along parts of its cylindrical surface is used to investigate combined mode fracture of brittle material. A fracture analysis is made of this specimen configuration. Explicit formulae for mode Ⅰ and mode Ⅱ stress intensity factor calculation are derived based on boundary integral equation method and related numerical solution given by Atkinson. The proposed formulae are valid in wide range of crack length a/R . This configuration can avoid splitting along load line usually occuring in Brazilian test and permit one to achieve easily pure mode Ⅱ crack growth (crack coplanar extension) and any combination of K Ⅰ and K Ⅱ by a simple alignment of crack orientation with respect to load line. SIF values from the present calculation and finite element solution are also given for comparison. 展开更多
关键词 brittle fracture stress intensity factor Brazilian disk compression
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基于近场动力学方法的NEPE推进剂断裂失效
4
作者 刘瀚文 付小龙 +1 位作者 王江宁 孟赛钦 《兵工学报》 北大核心 2025年第7期162-169,共8页
开展了硝酸酯增塑聚醚(Nitrate Ester Plasticized Polyether,NEPE)推进剂在100 mm/min拉伸速率下的单边缺口张力实验,研究了NEPE推进剂裂纹扩展过程中的力学响应、裂纹形态和演化路径。基于键型近场动力学理论,模拟了NEPE推进剂的裂纹... 开展了硝酸酯增塑聚醚(Nitrate Ester Plasticized Polyether,NEPE)推进剂在100 mm/min拉伸速率下的单边缺口张力实验,研究了NEPE推进剂裂纹扩展过程中的力学响应、裂纹形态和演化路径。基于键型近场动力学理论,模拟了NEPE推进剂的裂纹扩展失效过程,计算了断裂韧性临界应力强度因子,并提出了与应力强度因子相关的考虑推进剂燃速的断裂准则。实验结果表明:NEPE推进剂在裂纹扩展过程中会出现钝化断裂现象;宏观裂纹扩展发生之前,推进剂内部就已出现损伤。键型近场动力学方法可以准确模拟NEPE推进剂的裂纹扩展过程、计算应力强度因子并可视化推进剂内部的损伤情况,说明近场动力学方法能够为NEPE推进剂断裂过程的数值模拟提供新的方法。 展开更多
关键词 NEPE推进剂 断裂特性 近场动力学 裂纹扩展 应力强度因子
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螺杆钻具十字万向轴瓣齿裂纹扩展规律
5
作者 刘书杰 马传华 +3 位作者 叶道辉 肖平 关勤勤 张锐尧 《特种油气藏》 北大核心 2025年第3期168-174,共7页
为了解决螺杆钻具十字万向轴在井下复杂载荷条件下瓣齿易断裂、使用寿命短的问题,提出了梯形、矩形或扇形的瓣齿截面结构优化方案,基于断裂理论和裂纹扩展数值模拟方法,建立了虚拟裂纹扩展仿真物理模型,研究了裂纹分别位于瓣齿根部左侧... 为了解决螺杆钻具十字万向轴在井下复杂载荷条件下瓣齿易断裂、使用寿命短的问题,提出了梯形、矩形或扇形的瓣齿截面结构优化方案,基于断裂理论和裂纹扩展数值模拟方法,建立了虚拟裂纹扩展仿真物理模型,研究了裂纹分别位于瓣齿根部左侧(Ⅰ区)、中间(Ⅱ区)、右侧(Ⅲ区)时,原结构与优化结构在裂纹区域的等效应力与裂纹应力强度因子分布规律,并开展现场测试对优化结构的使用效果进行了验证。研究表明:当裂纹分布在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区时,优化结构均可以减小裂纹尖端等效应力与应力强度因子,裂纹扩展能力平均降低18.6%、16.2%、12.1%,其中,矩形截面强化结构为最优方案。裂纹位于瓣齿根部Ⅱ区时,裂纹尖端应力最大,扩展能力也最强;当裂纹位于瓣齿根部Ⅰ区时,裂纹尖端应力最小,裂纹扩展能力最弱,当裂纹位于瓣齿根部Ⅲ区时,扩展能力居于两者之间。现场测试结果验证了优化结构的可靠性,平均使用寿命可提升18.77%。该研究可为十字万向轴瓣齿的寿命预测与结构优化提供借鉴。 展开更多
关键词 螺杆钻具 十字万向轴 瓣齿优化 断裂 裂纹扩展 应力强度因子
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基于内聚力模型的再生沥青混合料低温断裂性能研究 被引量:6
6
作者 吴昊 宋卫民 邓子成 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期473-484,共12页
内聚力模型(CZM)在沥青混凝土开裂研究中得到了广泛应用,但采用内聚力模型对再生沥青混凝土断裂的研究还很少。本文采用随机算法和坐标控制法建立包含旧集料和新集料的再生沥青混合料半圆弯拉模型,将模型分为集料同分布模型和集料随机... 内聚力模型(CZM)在沥青混凝土开裂研究中得到了广泛应用,但采用内聚力模型对再生沥青混凝土断裂的研究还很少。本文采用随机算法和坐标控制法建立包含旧集料和新集料的再生沥青混合料半圆弯拉模型,将模型分为集料同分布模型和集料随机分布模型两类。研究-10℃时不同RAP掺量(0、25%、50%、75%、100%,质量分数)对再生沥青混合料SCB试件应力强度因子K_(IC)、断裂能G_(F)和抗裂指数I_(CR)的影响。研究结果表明:无RAP掺入的SCB试件具有较好的断裂性能;随着RAP掺量增大,应力强度因子K_(IC)、断裂能G_(F)和抗裂指数I_(CR)均减小,表明RAP的掺入会削弱沥青混合料的低温断裂性能;采用有限元模型得到的断裂参数与室内试验结果一致;相比于集料同分布模型,集料随机分布模型各评价指标的变异性系数整体更大,表明集料分布状态对开裂结果有一定影响;当计算样本足够多时,这两类模型获得的抗裂参数变化规律一致,可有效评价再生沥青混合料断裂性能。 展开更多
关键词 再生沥青混合料 应力强度因子 断裂能 抗裂指数 内聚力模型
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多孔套筒定向压裂力学机制及影响因素分析 被引量:1
7
作者 胡善超 韩金明 +5 位作者 程亚飞 亓佳利 黄俊鸿 高志豪 郭世豪 杨磊 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期3366-3380,共15页
坚硬顶板破断释放巨大冲击动能是诱发煤矿动力灾害的重要因素之一,在特定位置断顶实现岩层的定向断裂、减小坚硬顶板悬顶长度是防治煤岩动力灾害的关键。多孔套筒压裂技术具有操作简单、适用条件广泛等优点,在坚硬顶板弱化领域有着广泛... 坚硬顶板破断释放巨大冲击动能是诱发煤矿动力灾害的重要因素之一,在特定位置断顶实现岩层的定向断裂、减小坚硬顶板悬顶长度是防治煤岩动力灾害的关键。多孔套筒压裂技术具有操作简单、适用条件广泛等优点,在坚硬顶板弱化领域有着广泛的研究前景。为深入了解多孔套筒压裂机理,采用理论分析与数值模拟方法开展了多孔套筒压裂力学机制研究,揭示了不同影响因素下孔间应力变化规律,获得了压裂过程裂缝扩展规律及力链分布特征。通过钻孔切槽可提升套筒压裂预裂效果,为确定合理的布孔参数,基于线弹性断裂力学建立了含预制缝多孔套筒压裂力学模型,给出了缝端应力强度因子、临界膨胀力及裂缝临界起裂角计算方程,获得了不同影响因素下缝端应力强度因子、临界膨胀力及临界起裂角的变化规律。研究结果表明:①侧压系数k对钻孔最小起裂应力影响显著,当侧压系数k>1时,最小起裂应力随布孔角度的增大而减小;当侧压系数k<1时,最小起裂应力随布孔角度的增大而增大。②数值模拟结果表明:套筒间存在应力叠加效应,接触力链呈“放射状”分布。套筒压裂过程以张拉破坏为主,孔心连线处变形破坏最剧烈,均沿布孔方向形成了“条带状”断裂面。③缝槽改变了缝端附近的应力分布,相较无缝槽模型环向拉应力更大。当缝槽长度为0.5倍孔半径时,临界膨胀力最小,裂缝最易发生扩展。④临界起裂角由KⅠ与KⅡ共同决定,且小于70.53°。在泵压与地应力条件无法改变的情况下,可通过调节布孔角度与预制缝槽长度实现岩石的定向压裂。 展开更多
关键词 套筒定向压裂 孔间应力分布 应力强度因子 临界膨胀力 起裂角度
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植物根劈作用对洞室围岩稳定性影响研究
8
作者 高丙丽 黄钟琼 +1 位作者 杨志法 杨聪聪 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期2250-2263,共14页
岩体裂隙在植物根劈作用下会进一步扩展,裂隙扩展将导致岩体强度降低,进而影响洞室围岩稳定性。以浙江省三门县蛇蟠岛大型古地下洞室群为研究背景,开展植物根劈作用对洞室围岩稳定性影响研究。基于断裂力学理论,对主直根、散生根、水平... 岩体裂隙在植物根劈作用下会进一步扩展,裂隙扩展将导致岩体强度降低,进而影响洞室围岩稳定性。以浙江省三门县蛇蟠岛大型古地下洞室群为研究背景,开展植物根劈作用对洞室围岩稳定性影响研究。基于断裂力学理论,对主直根、散生根、水平根3种不同根系类型植物根劈作用机理进行分析;基于裂隙岩体内部裂纹尖端应力强度因子建立了植物根系临界膨胀力公式;基于数值分析方法,研究植物根系类型、裂隙岩体性质对洞室围岩根劈作用的影响规律。研究结果表明,主直根较散生根更容易使裂隙岩体产生破坏,而且破坏时变形值相对较大;砂岩较凝灰岩先破坏,并且砂岩破坏时变形值大于凝灰岩;应力强度因子数值模拟结果与理论计算结果较吻合,平均误差较小。研究成果为洞室围岩稳定性评估及防护提供理论依据,对地质灾害的防治具有重要的科学意义和应用价值。 展开更多
关键词 根劈作用 围岩稳定性 断裂力学 临界膨胀力 应力强度因子 数值模拟
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基于辛几何方法测定Ⅰ型应力强度因子
9
作者 代树红 吴尧 肖雨轩 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期861-867,共7页
为得到高精度的Ⅰ型应力强度因子,提出了一种基于辛几何方法测定裂纹尖端Ⅰ型应力强度因子的方法。通过在裂纹尖端构建扇形区域,分离辛几何方法下裂纹尖端的全状态向量,结合裂纹尖端的位移场,计算出裂纹的应力强度因子。利用Ⅰ型裂纹尖... 为得到高精度的Ⅰ型应力强度因子,提出了一种基于辛几何方法测定裂纹尖端Ⅰ型应力强度因子的方法。通过在裂纹尖端构建扇形区域,分离辛几何方法下裂纹尖端的全状态向量,结合裂纹尖端的位移场,计算出裂纹的应力强度因子。利用Ⅰ型裂纹尖端位移场的理论解,研究了扇形区域的特征点个数、圆心角大小以及半径长度对应力强度因子精确度的影响。研究结果表明:特征点个数对该方法求解Ⅰ型应力强度因子的精度的影响较大,特征点个数大于37时,相对误差稳定趋向于0;扇形圆心角对应力强度因子的精度影响较小,但是相同精度要求下,不同的扇形圆心角需要的特征点个数不同;扇形半径过小时,由于断裂过程中裂纹尖端塑性区域的影响,应力强度因子的解不稳定且相对误差较大。对比相对误差可以发现该方法计算得到的Ⅰ型应力强度因子的精度较高,且该方法只需得到裂纹尖端的位移场就可以精确得到应力强度因子,解决了以往求解体系在复杂应力等情况下求解步骤复杂,导致无法精确得到Ⅰ型应力强度因子的难题。 展开更多
关键词 断裂力学 辛几何方法 应力强度因子 Ⅰ型裂纹
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钢桥面板对接焊缝表面多缺陷疲劳效应研究
10
作者 赵秋 唐琨 +2 位作者 李英豪 林铮哲 陈鹏 《铁道标准设计》 北大核心 2024年第3期133-140,162,共9页
为探明钢桥面板对接焊缝焊趾区域共面及异面表面多缺陷在裂纹扩展过程中的形态变化及相互作用机制,以钢桥面板U肋下翼缘对接焊缝简化后的基本焊接构造为研究对象,探明对接焊缝焊接区域的应力强度因子KI分布,并在验证ABAQUS与FRANC3D数... 为探明钢桥面板对接焊缝焊趾区域共面及异面表面多缺陷在裂纹扩展过程中的形态变化及相互作用机制,以钢桥面板U肋下翼缘对接焊缝简化后的基本焊接构造为研究对象,探明对接焊缝焊接区域的应力强度因子KI分布,并在验证ABAQUS与FRANC3D数值模拟方法可靠性的基础上,对焊趾区域植入的共面或异面多裂纹进行多裂纹扩展分析。研究结果表明:含余高对接焊缝在轴拉荷载作用下,焊趾线附近存在应力强度因子KI的峰值点;相邻共面裂纹在扩展至临界深度的过程中存在裂纹融合前、裂纹融合时及裂纹融合后3个典型的扩展阶段,不同阶段裂纹前沿形态及扩展速率da/dN变化可通过等效应力强度因子幅值ΔK_(eff)的分布来体现;共面裂纹融合前,单裂纹靠近另一裂纹长轴端点的裂纹相互作用比例因子随净间距s1与裂纹深度a比值呈幂次负相关性;对接焊缝异面裂纹中焊趾处裂纹对热影响区裂纹存在抑制作用,并随着裂纹尺寸差异的累计增加,焊趾处裂纹对热影响区的抑制作用呈线性扩大,最终使得热影响区裂纹ΔK_(eff)低于门槛值ΔKth而失去活性停止扩展,上述抑制作用随异面净间距s2的增加而减弱。 展开更多
关键词 钢桥 桥面板 对接焊缝 多缺陷 断裂力学 等效应力强度因子
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裂隙灰岩拉剪破坏裂纹扩展规律与断裂机制
11
作者 张研 王峻峰 +1 位作者 王自成 叶玉龙 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第31期13504-13511,共8页
为了探究裂隙灰岩体发生拉剪破坏后的裂纹扩展规律与断裂机制,以裂隙灰岩为研究对象,开展拉剪断裂试验,并基于ABAQUS软件建立相对应模型。通过分析得到不同加载位置下裂隙尖端发生断裂破坏过程的应力云图变化,利用J积分与位移外推法计... 为了探究裂隙灰岩体发生拉剪破坏后的裂纹扩展规律与断裂机制,以裂隙灰岩为研究对象,开展拉剪断裂试验,并基于ABAQUS软件建立相对应模型。通过分析得到不同加载位置下裂隙尖端发生断裂破坏过程的应力云图变化,利用J积分与位移外推法计算得到Ⅰ、Ⅱ型应力强度因子。结果表明:随着加载步数的增加,加载点正下方、裂纹尖端处与底部临空区易形成应力集中区并相互贯通,数值模型与物理试验裂纹扩展路径基本一致,加载距离的增加使得裂纹起裂角与水平方向最远扩展距离变小。利用J积分法与位移外推法计算不同加载距离下应力强度因子K_(Ⅰ)、K_(Ⅱ)值,相对误差在5%以内,计算结果准确度较高。所建立的模型能够较好地反映试验真实断裂情况,其分析结果可为危岩崩塌预报防治提供重要的理论参考。 展开更多
关键词 裂隙灰岩 拉剪破坏 裂纹扩展规律 断裂机制 应力强度因子
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位移外推法和扩展有限元法计算应力强度因子的比较 被引量:3
12
作者 张亚洲 钟红 王立强 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第5期2045-2051,共7页
作为评定裂缝是否扩展的重要参量,应力强度因子的计算精度影响材料性能的评估。通过含预制裂缝的三点弯曲梁、矩形板中心裂缝、矩形板中心斜裂缝和矩形板中心界面裂缝模型4个数值算例,采用位移外推法和扩展有限元法分别计算了裂缝尖端... 作为评定裂缝是否扩展的重要参量,应力强度因子的计算精度影响材料性能的评估。通过含预制裂缝的三点弯曲梁、矩形板中心裂缝、矩形板中心斜裂缝和矩形板中心界面裂缝模型4个数值算例,采用位移外推法和扩展有限元法分别计算了裂缝尖端应力强度因子。将计算结果与解析解或其他数值方法参考解进行对比验证了上述两种方法的计算精度。此外,探讨了网格密度对应力强度因子求解精度的影响以及剔除裂尖附近的结果对位移外推法求解应力强度因子的影响。发现位移外推法可以通过对裂尖进行网格局部加密和去除裂尖奇异点来提高精度;扩展有限元法对网格密度要求相对较小,综合计算时间考虑,可以适当增加网格密度。结果可为求解应力强度因子和针对试验-数值耦合法计算断裂韧度提供参考。 展开更多
关键词 应力强度因子 位移外推法 扩展有限元法 单材料均质模型 双材料界面模型
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2195-T8铝锂合金疲劳多裂纹融合试验与仿真研究
13
作者 庞闯 刘德俊 +2 位作者 田干 郭伟 刘德博 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期350-358,共9页
铝锂合金作为航空航天广泛应用的合金材料,其疲劳断裂行为的研究对结构安全性评价具有重要意义。以第三代铝锂合金2195-T8为研究对象,通过恒幅拉-拉疲劳试验和有限元方法对2195-T8铝锂合金疲劳裂纹扩展行为进行试验与仿真研究。基于断... 铝锂合金作为航空航天广泛应用的合金材料,其疲劳断裂行为的研究对结构安全性评价具有重要意义。以第三代铝锂合金2195-T8为研究对象,通过恒幅拉-拉疲劳试验和有限元方法对2195-T8铝锂合金疲劳裂纹扩展行为进行试验与仿真研究。基于断面显微测量与观察,在仿真模型中引入多个初始裂纹,模拟多裂纹的融合扩展过程,获得多裂纹独自扩展、交融时扩展和融合后扩展的规律。结果表明:裂纹融合前,在疲劳循环载荷作用下,裂纹尖端应力强度因子总体上不断增大,塑性区域体积增加区域平缓;当裂纹相互融合时,裂纹面处应力强度因子瞬时增大,远高于其余裂尖数值大小;随着裂纹进一步融合,尖端应力强度因子数值趋于平稳;裂纹完全融合后,到达裂纹快速扩展阶段,塑性区域体积与扩展步数呈正比增加,扩展速率呈现先快后慢的规律,裂纹面交汇融合成新的椭圆形状裂纹面。 展开更多
关键词 疲劳断裂 铝锂合金 裂纹融合 有限元 应力强度因子
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含V型缺口分数阶黏弹性复合材料反平面界面断裂的辛方法
14
作者 徐成辉 孙义国 +1 位作者 冷森 邓子辰 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期689-695,共7页
本文提出求解含V型缺口的分数阶黏弹性复合材料反平面界面断裂问题的辛方法.分数阶Kelvin-Zener模型用于描述材料的黏弹性特征;借助Laplace变换,将时域内黏弹性反平面断裂问题的基本方程转换到频域空间;通过引入位移的对偶变量广义应力... 本文提出求解含V型缺口的分数阶黏弹性复合材料反平面界面断裂问题的辛方法.分数阶Kelvin-Zener模型用于描述材料的黏弹性特征;借助Laplace变换,将时域内黏弹性反平面断裂问题的基本方程转换到频域空间;通过引入位移的对偶变量广义应力,建立问题的哈密顿求解体系.在该体系下,对偶方程的本征值和本征解可以利用分离变量法求解,本征解级数展开的系数通过本征解的辛共轭正交关系和外边界条件确定.这样将得到含缺口黏弹性复合材料反平面应力/应变强度因子的解析表达式.最后通过Laplace逆变换,得到时域空间内的应力/应变强度因子.数值算例验证本文方法的准确性,并揭示了分数阶参数、缺口角度和外载荷对应力/应变强度因子的影响. 展开更多
关键词 辛方法 分数阶黏弹性 界面断裂 反平面 应力强度因子
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30CrMo钢裂尖应力诱导氢扩散影响因素数值模拟研究
15
作者 孙剑伟 龚小涛 +1 位作者 王帅 沈雪红 《化工设备与管道》 CAS 北大核心 2024年第4期1-7,共7页
低合金钢在应力集中和高压氢气的交互作用下通常会产生以氢致开裂(HIC)为代表的环境致裂(EAC)现象。文章旨在研究高压储氢压力容器常用材料30CrMo钢在高压氢环境下的断裂力学行为,采用Abaqus/Explicit有限元软件建立30CrMo钢紧凑拉伸试... 低合金钢在应力集中和高压氢气的交互作用下通常会产生以氢致开裂(HIC)为代表的环境致裂(EAC)现象。文章旨在研究高压储氢压力容器常用材料30CrMo钢在高压氢环境下的断裂力学行为,采用Abaqus/Explicit有限元软件建立30CrMo钢紧凑拉伸试样有限元模型,分析了应力强度因子及缺陷裂纹长度对裂纹尖端力学场、氢浓度场分布状态的影响。结果表明:裂尖应力强度因子的增大为裂纹扩展行为提供更大的驱动力;此外,在恒定外载条件下裂纹在扩展过程中裂尖驱动力呈逐渐增大的趋势。而裂尖所产生的奇异场将抑制可扩散氢在裂尖的最终分布状态。除去裂尖奇异场,裂尖氢浓度场随着应力强度因子的增加、裂纹长度的增加呈增大的趋势。 展开更多
关键词 30CRMO钢 应力强度因子 裂纹长度 裂尖力学场 氢浓度场
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类岩石裂纹压剪流变断裂与亚临界扩展实验及破坏机制 被引量:22
16
作者 赵延林 万文 +2 位作者 王卫军 赵伏军 曹平 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1050-1059,共10页
进行双轴压缩条件下类岩石裂纹的压剪流变断裂实验,采用双扭试件的常位移松弛法对类岩石材料进行亚临界裂纹扩展与断裂韧度试验。在实验室尺度上证实了类岩石裂纹流变断裂现象的存在,并且得到了翼形裂纹–翼形裂纹贯通、翼形裂纹–原生... 进行双轴压缩条件下类岩石裂纹的压剪流变断裂实验,采用双扭试件的常位移松弛法对类岩石材料进行亚临界裂纹扩展与断裂韧度试验。在实验室尺度上证实了类岩石裂纹流变断裂现象的存在,并且得到了翼形裂纹–翼形裂纹贯通、翼形裂纹–原生裂纹贯通和翼形裂纹–翼形裂纹–剪切裂纹贯通的3种流变断裂贯通模式。类岩石材料的流变断裂是一种稳定的裂纹扩展,其本质原因是类岩石裂纹的亚临界扩展。以黏弹性断裂力学、流变力学和能量准则为理论依据,推导以应力强度因子、翼形裂纹长度和时间为内变量的相应势函数,建立多种破坏机制的压剪岩石裂纹的流变断裂判据和计算模型。利用流变断裂实验对计算模型进行验证,得出裂纹流变贯通的理论时间与实验时间较为吻合,当翼形裂纹的扩展方向与最大压应力方向偏离较大时实验结果与理论模型误差较大。提出的计算方法和理论判据为研究岩石裂纹的流变断裂的细观机理及岩体工程流变破坏的宏观机制提供了一个新而实用的研究手段。 展开更多
关键词 岩石力学 应力强度因子 流变断裂 翼形裂纹 破坏机制
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煤岩水力裂缝扩展规律试验研究 被引量:74
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作者 杨焦生 王一兵 +3 位作者 李安启 陈振宏 陈艳鹏 邹雨时 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期73-77,共5页
采用大尺寸(300 mm×300 mm×300 mm)真三轴试验系统,研究了地应力、天然割理裂缝、隔层及界面性质对沁水盆地高煤阶煤岩的水力裂缝扩展行为及形态的影响。结果表明:受天然割理、裂缝影响,煤岩压裂施工压力高,波动频繁,水力裂... 采用大尺寸(300 mm×300 mm×300 mm)真三轴试验系统,研究了地应力、天然割理裂缝、隔层及界面性质对沁水盆地高煤阶煤岩的水力裂缝扩展行为及形态的影响。结果表明:受天然割理、裂缝影响,煤岩压裂施工压力高,波动频繁,水力裂缝扩展不稳定,形态复杂。当水平主应力差较小时,水力裂缝在多个方向起裂,延伸产生多裂缝,主要沿天然割理、裂缝方向随机扩展;随着水平主应力差的增加,水力裂缝会主要沿垂直最小水平主应力方向扩展,形态相对单一。单纯的煤层与隔层之间的物性差异(弹性模量等)对水力裂缝穿入隔层扩展的抑制作用并不显著,隔层上的垂向压应力和界面性质是决定水力裂缝能否穿层的主要因素。垂向应力小,界面胶结强度低时,摩擦因数小,水力裂缝在界面上易产生横向滑移,难以穿入隔层扩展;垂向应力大,界面胶结强度高时,摩擦因数大,水力裂缝将穿越界面进入隔层扩展。 展开更多
关键词 煤岩压裂模拟 地应力 天然裂缝 界面性质 裂缝扩展机理
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简化脆性断裂裂尖模型及复合型断裂判据 被引量:12
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作者 杨新辉 栾茂田 +2 位作者 杨庆 叶祥记 樊成 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期712-716,共5页
通过对脆性断裂过程中开裂扩展机理的分析,提出一个新的简化脆性断裂裂尖模型,论证了裂尖荷载型式与裂尖断裂类型之间并不是惟一的对应关系,重新阐述和定义了裂尖处的应力强度因子和断裂韧度.通过对I型、II型及其复合型荷载作用下裂尖... 通过对脆性断裂过程中开裂扩展机理的分析,提出一个新的简化脆性断裂裂尖模型,论证了裂尖荷载型式与裂尖断裂类型之间并不是惟一的对应关系,重新阐述和定义了裂尖处的应力强度因子和断裂韧度.通过对I型、II型及其复合型荷载作用下裂尖处应力场分析,提出了径向平面最大应力(M SRP)准则,认为在脆性断裂过程中,断裂方向由裂尖处径向平面上的最大应力所决定.分别针对I型、II型及I-II复合型荷载模式提出了裂纹断裂判断准则和开裂方向预测模型.通过推导得到了复合型荷载作用下严密完整的脆性断裂判据与裂纹开裂方向角的解析表达式,与有关脆性断裂试验结果进行的对比验证了所提出的模型及理论解的合理性. 展开更多
关键词 脆性断裂机理 裂尖断裂模型 应力强度因子 断裂韧度 断裂判据 荷载模式 断裂类型
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土体干缩裂隙发育过程及断裂力学机制研究进展 被引量:19
19
作者 徐其良 唐朝生 +3 位作者 刘昌黎 曾浩 林銮 胡增辉 《地球科学与环境学报》 CAS 北大核心 2018年第2期223-236,共14页
土体干缩开裂是一种常见的自然现象,能极大弱化土体的工程性质,是许多岩土、水利和地质工程问题的直接诱因。然而,目前学界关于干缩裂隙的发育机理尤其是裂隙现象中蕴含的力学机制尚缺乏深入认识,重视程度严重不够。基于国内外近些年来... 土体干缩开裂是一种常见的自然现象,能极大弱化土体的工程性质,是许多岩土、水利和地质工程问题的直接诱因。然而,目前学界关于干缩裂隙的发育机理尤其是裂隙现象中蕴含的力学机制尚缺乏深入认识,重视程度严重不够。基于国内外近些年来围绕土体干缩开裂所开展的研究,着重对裂隙发育机理和断裂力学理论的应用进行了系统的归纳和总结,并基于当前的研究不足,提出了今后的研究重点和方向。结果表明:(1)蒸发为土体干缩开裂的前提,对于初始饱和的土体而言,土体开裂发生时仍处于饱和状态,水分蒸发处于常速率阶段,此时对应的含水率为临界含水率;(2)土体发育干缩裂隙是内部应力作用的结果,在干燥过程中,基质吸力引起的张拉应力达到或超过抗拉强度时,土体发生开裂,因此,基质吸力和抗拉强度是影响土体开裂的两个关键力学参数;(3)土体开裂与体积收缩密切相关,收缩是土颗粒在张拉作用下发生移动的宏观表现,可以分为正常收缩、残余收缩和零收缩阶段,且大多数裂隙发生在正常收缩阶段,少部分发生在残余收缩阶段,体积收缩为开裂提供了空间,因此,收缩是裂隙形成和发育的必要条件;(4)断裂力学是研究土体开裂破坏的主要工具之一,运用断裂力学对土体裂隙发育过程进行解释一般有两种途径,即从应力的角度和从能量的角度,涉及的土体断裂力学参数包括应力强度因子、断裂韧度和能量释放率,是用来判断土体是否开裂以及什么时候开裂的有力依据;(5)用于测定土体断裂参数的方法主要有三点弯曲断裂试验和直接拉伸试验,以及基于这两种方法改进的试验方法。 展开更多
关键词 土体干缩 开裂 发育过程 力学机理 断裂力学 断裂韧度 应力强度因子
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岩石与砂浆界面裂缝断裂准则的研究 被引量:7
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作者 李哲 张浩博 +2 位作者 简政 黄松梅 赵向朝 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第S1期59-62,共4页
用杂交元法计算了双材料界面裂缝试件的应力强度因子,采用梁型试件研究了岩石与砂浆界面裂缝的断裂准则.得到了岩石与砂浆界面裂缝临界断裂曲线方程;发现在一定的受力及强度条件下。
关键词 岩石 砂浆 断裂准则 应力强度因子/界面裂缝
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