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文檔簡介
1、天然巖石在地質(zhì)演變過程中,由于受到了復(fù)雜的外部荷載,形成了很多的裂紋、節(jié)理和空洞等,這些缺陷會對工程施工安全和結(jié)構(gòu)使用壽命產(chǎn)生重要影響。因此,運用斷裂力學(xué)的觀點來研究含初始裂紋巖體結(jié)構(gòu)的特性,有助于更深刻地認(rèn)識斷裂問題。
本文以斷裂力學(xué)為基礎(chǔ),從理論分析和數(shù)值模擬兩個方面,分析了裂紋開裂前應(yīng)力強(qiáng)度因子的大小和開裂后對試件力學(xué)性能的影響,并與試驗結(jié)果進(jìn)行對比,進(jìn)一步分析裂紋擴(kuò)展對試件的影響。
對于有限板,需要考慮邊界效
2、應(yīng)對裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子的影響。在無限板應(yīng)力強(qiáng)度因子基礎(chǔ)上,引入形狀系數(shù)來求解有限板的應(yīng)力強(qiáng)度因子。基于此,本文分析了有限板中裂紋長度和裂紋偏心距對Ⅰ型裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子的影響,并得到了與裂紋偏心距相關(guān)的形狀系數(shù)擬合公式,與有限元結(jié)果作比較,分析產(chǎn)生誤差的原因。
本文分別分析了傾斜裂紋受拉應(yīng)力和壓應(yīng)力作用下無限板的應(yīng)力強(qiáng)度因子計算公式。對于壓剪型裂紋,其實質(zhì)上是一種特殊形式的Ⅱ型裂紋,此時在裂紋尖端只需計算Ⅱ型應(yīng)力強(qiáng)度因子。本文
3、分析了裂紋傾角、裂紋長度和裂紋偏心距對應(yīng)力強(qiáng)度因子的影響作用,并得出判別有限板與無限板的界限指標(biāo),使得各個參數(shù)在滿足一定條件下,可以忽略邊界效應(yīng)的影響,按照無限大板裂紋來處理,而當(dāng)超過這個界限,需按有限板來考慮。
由于擴(kuò)展有限元法是目前處理裂紋這類強(qiáng)不連續(xù)問題最有效的方法,本文利用有限元軟件ABAQUS中擴(kuò)展有限元模塊建立數(shù)值模型,對壓剪復(fù)合斷裂裂紋擴(kuò)展過程進(jìn)行了數(shù)值模擬。由于巖石中原生裂隙的起裂、擴(kuò)展和貫通模式對工程巖體強(qiáng)度
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