拉伸载荷作用下裂纹扩展及应力强度因子计算

戎涛¹，刘红岩²，范明³

(1.河南理工大学人事处,河南,焦作,454000;
2.中国科学院工程地质力学重点实验室,北京,100029;
3.江苏省启东工业设备安装有限公司,江苏,启东,226200)

摘要:拉伸载荷是造成材料破坏的主要载荷形式.对于含初始裂纹的材料,在拉伸载荷作用下裂纹的扩展路径对材料的破坏形式起着非常关键的作用.断裂力学认为不同形式的裂纹在不同的外力作用下其扩展的路径是有很大差别的,本文根据断裂力学的基本原理,利用数值流形方法对拉伸载荷作用下方形岩石试件中的中心及单边水平裂纹、中心及单边斜裂纹的裂纹扩展路径进行了模拟,并对裂纹扩展过程中的应力强度因子进行了计算,发现这些裂纹扩展都是非稳定扩展.最后还利用该方法对这四种模型的裂纹尖端应力强度因子进行了计算,结果表明裂纹尖端应力强度因子最大计算误差仅为6.8%,且斜裂纹的误差要稍大于水平裂纹的误差.

关键词:拉伸载荷; 裂纹扩展路径; 数值流形方法; 应力强度因子;

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