【摘 要】
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裂纹间的相互作用是断裂力学的重要研究内容,但针对3维内裂纹的扩展规律及相互作用的研究较少.基于3D-ILC技术,在完整巴西圆盘内部制作平行双内裂纹,开展含60°双内裂纹单轴
【机 构】
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南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京,210029;河海大学水利水电学院,江苏南京,210098;中冶华天工程技术有限公司,江苏南京,210019
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裂纹间的相互作用是断裂力学的重要研究内容,但针对3维内裂纹的扩展规律及相互作用的研究较少.基于3D-ILC技术,在完整巴西圆盘内部制作平行双内裂纹,开展含60°双内裂纹单轴压缩试验,记录裂纹扩展过程,得到裂纹起裂及破坏荷载,分析双内裂纹相互作用下的应力双折射规律、裂纹扩展形态及断口特征.基于M积分及应变能密度因子理论进行数值模拟,揭示KⅠ、KⅡ、KⅢ的分布规律,实现双内裂纹扩展路径及平行裂纹相互作用模拟,并与试验进行对比.结果表明:1)基于3D-ILC的平行双内裂纹扩展破坏试验规律显著,证明了该技术在多内裂纹相互作用试验研究中的适用性;2)试样裂纹形态主要有上翼裂纹、下翼裂纹、竖直裂纹及贯穿型裂纹,翼裂纹断口光滑区为Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹,裂纹侧面为Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型复合裂纹,呈现矛状断口;3)含60°双内裂纹试样破坏荷载为完整试样的17.73％,内裂纹扩展速度与加载力为非线性关系;4)双内裂纹尖端之间存在屏蔽作用,使扩展呈现明显反对称的裂纹形态;5)基于M积分的K分布及基于应变能密度因子理论裂纹扩展路径与试验规律一致.结果为3维内裂纹Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型复合断裂及多裂纹相互作用研究提供了物理试验及数值模拟参考.
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