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《壓縮荷載下共線三裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子的解析解》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、壓縮荷載下共線三裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子的解析解鄭濤，朱哲明*，金文城，曾利剛（四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院，四川·成都610065）摘要；多裂紋問題已成為當(dāng)前巖石力學(xué)及其相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)問題，本文就無限平面內(nèi)三條共線裂紋在雙向壓縮載荷下的應(yīng)力強(qiáng)度因子進(jìn)行了研究，考慮了裂紋表面摩擦力的影響及裂紋間的相互影響，并利用復(fù)變函數(shù)理論給出了其裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子的精確解析解。然后通過數(shù)值計算，給出了側(cè)壓力以及裂紋間距對應(yīng)力強(qiáng)度因子的影響規(guī)律，并進(jìn)行了相應(yīng)的光彈實驗研究，其實驗結(jié)果定性地驗證了理論解的正確性。結(jié)果表明裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子都隨著側(cè)壓力的增大而減小，隨著裂紋間距的
2、減小而增大。關(guān)鍵字；應(yīng)力強(qiáng)度因子，解析解，側(cè)壓力，裂紋間距TheAnalyticalSolutionofStressIntensityFactorforThreeCollinearCracksunderCompressionZhengTao,ZHUZhe-ming*,JinWen-cheng,ZengLi-gangCollegeofArchitectureandEnvironment,SichuanUniversity,Chengdu610065,ChinaAbstract:Multi-crackproblemhasbecomeakeyissue
3、inthefieldofrockmechanicsaswellasitsrelateddisciplines.Inthispaper,threecollinearcracksinaninfiniteplateunderbiaxialcompressionhavebeeninvestigated.Consideringcracksurfacefrictionandtheeffectoftheintervaldistancebetweentwoadjacentcracks,andcombiningcomplexstressfunctiontheory
4、,theexactanalyticalsolutionofstressintensityfactor(SIF)forthreecollinearcracksinsideaninfiniteplateunderbiaxialcompressionispresented.TheeffectsoftheconfiningstressaswellastheintervaldistancebetweentwoadjacentcracksonSIFhavebeenanalyzedthroughthecalculationresults.Thecorrespo
5、ndingphotoelasticexperimentswereconductedandtheresultsagreewiththeanalyticalresult.TheresultsshowthatSIFdecreasesasconfiningstressincreases,andSIFincreasesastheintervaldistancebetweentwoadjacentcracksdecreases.KeyWords:stressintensityfactor.analyticalsolution,confiningstress,
6、crackdistance大多數(shù)自然的巖石材料都含有大量的裂紋或裂隙，而且它們往往承受著壓縮荷載的作用，因此研究壓縮載荷下含有多裂隙巖石材料的應(yīng)力強(qiáng)度因子是很有意義的。因為巖體內(nèi)的裂隙對巖體的強(qiáng)度及其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定起到?jīng)Q定性的作用，進(jìn)而裂隙也對巖爆及煤與瓦斯突出等重大災(zāi)害起到關(guān)鍵性的作用。有許多學(xué)者從理論、數(shù)值計算和實驗三個方面對含有裂紋的無限大板裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子進(jìn)行了研究。Muskelishvili[1]在他的書中用復(fù)變函數(shù)方法給出了裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子基本的理論公式；對于在外力作用下有一條裂紋的有限大板，ZhuZM等[2-9]從理論和實驗兩個方
7、面都做了詳細(xì)的研究與探討。基于前人的研究結(jié)果，ZhuZM[10]給出了共線裂紋的應(yīng)力函數(shù)及其應(yīng)力強(qiáng)度因子的基本公式，并就共線雙裂紋問題進(jìn)行了研究，給出了裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子精確的解析解，并基于該理論解提出了其相應(yīng)的斷裂準(zhǔn)則。對于復(fù)合型裂紋的問題，范天佑的[11]給出了無限大板含有無窮條裂紋單向拉伸的應(yīng)力強(qiáng)度因子的理論解，但是與有限條裂紋問題卻存在本質(zhì)的差別。MillwaterHR[12]和Li,YP等[13]基于Kachanov’s的方法得出了有一組共線裂紋無限大板的應(yīng)力強(qiáng)度因子解。ChenYZ等[14]運(yùn)用復(fù)變函數(shù)方法解決了無限大板有三條共線裂紋在
8、單向拉伸下的應(yīng)力強(qiáng)度因子，但他們卻沒有給出在雙向壓縮荷載下其應(yīng)力強(qiáng)度因子的解。JinWC等[15]利用邊界配位法（BCM）給出有限大板內(nèi)
