岩石类材料疲劳破坏裂纹扩展分析的数值方法

›› 2008, Vol. 29 ›› Issue (3): 769-774.

岩石类材料疲劳破坏裂纹扩展分析的数值方法

周尚志¹，党发宁²，陈厚群³，龙巧玲¹

1. 长沙理工大学桥梁与结构学院，长沙 410076；2. 西安理工大学水利水电学院，西安 710048； 3.中国水利水电科学研究院工程抗震中心，北京 100044

收稿日期:2006-07-11 出版日期:2008-03-10 发布日期:2013-07-19
作者简介:周尚志，男，1960年生，副教授，博士，主要从事水工结构抗震方面的研究
基金资助:
国家自然科学基金重点资助项目（No. 90510017），国家自然科学基金资助项目(No. 10372078, No. 50679073)。

Numerical method for crack extension analysis based on fatigue fracture process of rock materials

ZHOU Shang-zhi¹, DANG Fa-ning², CHEN Hou-qun³, LONG Qiao-ling¹

1. School of Bridge and Structure Engineering, Changsha University of Science and Technology, Changsha 410076, China; 2. School of Hydraulic and hydroelectric Engineering, Xi’an University of Technology, Xi’an 710048, China; 3. China Institute of Water Resources ＆Hydropower Research, Beijing 100044, China

Received:2006-07-11 Online:2008-03-10 Published:2013-07-19

摘要/Abstract

摘要： 在进行岩石类材料疲劳断裂破坏的数值分析时，将损伤力学将裂纹形成与裂纹扩展两个过程有机结合在一起。根据裂纹形成阶段的疲劳曲线（S-N），描述疲劳发展的损伤演变方程，提出了疲劳裂纹扩展的数值计算方法。建立了扩展阶段中裂纹尺寸与载荷循环次数之间的关系，从而将裂纹萌生与扩展这两个独立过程纳入一个统一的理论体系。该方法与断裂力学结合计算出的疲劳寿命与试验值相吻合。

关键词: 岩石, 损伤力学, 疲劳破坏, 裂纹扩展, 数值分析

Abstract: Numerical analysis of fatigue fracture process of rock materials, two phases, fatigue crack initiation and extension, are rightly associated by damage mechanics method. Based on fatigue curve in the crack initiation process, a numerical method to compute the fatigue crack extension, is proposed. The relation between crack length and fatigue life in the crack extension can be obtained by the damage mechanics-finite element method. The above two phases being separately dealt in existing researches are brought into a unified theoretical frame. This method is used to analyze rock-concrete materials, the fatigue lives calculated agree well with the experimental ones.

Key words: rock, damage mechanics, fatigue fracture, crack extension, numerical analysis

中图分类号:

TU 375

周尚志，党发宁，陈厚群，龙巧玲 . 岩石类材料疲劳破坏裂纹扩展分析的数值方法[J]. , 2008, 29(3): 769-774.

ZHOU Shang-zhi , DANG Fa-ning , CHEN Hou-qun , LONG Qiao-ling . Numerical method for crack extension analysis based on fatigue fracture process of rock materials[J]. , 2008, 29(3): 769-774.

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