压剪作用下单一闭合裂纹起裂扩展研究

徐海铎; 李宏艳; 梁冰; 孙中学; 何适; 莫云龙

应用力学学报 ›› 2024, Vol. 41 ›› Issue (3) : 524 -535.

压剪作用下单一闭合裂纹起裂扩展研究

徐海铎, 李宏艳, 梁冰, 孙中学, 何适, 莫云龙

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摘要

构建了压剪作用下单一闭合裂纹尖端应力场方程，应用最大周向应力准则分析了翼裂纹开裂角，侧压系数k对应力场和翼裂纹起裂扩展的影响，单轴压缩下裂纹倾角α对翼裂纹起裂应力的影响。通过单轴压缩试验及三轴文献数据对比验证了理论解的正确性。研究表明：开裂临界相对尺寸λ→0或裂纹倾角α→45°,T应力对翼裂纹开裂角的影响作用可以忽略；周向拉应力随侧压系数k的升高而降低，翼裂纹起裂所需轴向应力增大；围压对翼裂纹的扩展存在抑制作用，且裂纹面有效剪应力大于0时抑制作用更强；试验观察到预制裂纹尖端出现翼裂纹和少量的反翼裂纹和共面剪切裂纹，翼裂纹的开裂角在预测值附近上下波动；单轴压缩，翼裂纹起裂应力随裂纹倾角的增大而增大；三轴压缩，翼裂纹起裂应力随侧压系数的增大而增大，与模型预测的变化关系具有一致性。