有限巖板中裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子與裂紋擴(kuò)展研究.pdf

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