›› 2006, Vol. 27 ›› Issue (10): 1647-1652.

• 基础理论与实验研究 •    下一篇

考虑三向应力效应的最大Mises应力复合断裂判据

栾茂田1，杨新辉1, 2，杨 庆1，樊 成1，叶祥记1   

  1. 1. 大连理工大学 海岸和近海工程国家重点实验室/土木水利学院岩土工程研究所，大连 116024; 2. 中国建筑科学研究院 地基基础研究所，北京 100013
  • 收稿日期:2005-02-05 出版日期:2006-10-10 发布日期:2013-11-29
  • 作者简介:栾茂田，男，1962年生，博士，教授，博士生导师，主要从事岩土力学基本理论与数值分析、海洋土力学理论与实验技术、非线性土动力学理论与计算等方面的科研与教学工作。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金资助项目(No. 50172022)与教育部跨世纪优秀人才培养计划研究基金资助项目(教技函[1998]2号)

A mixed-mode fracture criterion based on maximum Mises stress on radial plane under three-dimensional stress condition

LUAN Mao-tian1, YANG Xin-hui1, 2, YANG Qing1, FAN Cheng1, YE Xiang-ji1   

  1. 1.State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering, Institute of Geotechnical Engineering, School of Civil and Hydraulic, Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China; 2. Institute of Foundation Engineering, China Academy of Building Research, 100013, China
  • Received:2005-02-05 Online:2006-10-10 Published:2013-11-29

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摘要： 通过对脆性断裂过程中开裂扩展机理的分析，提出了径向平面最大Mises应力(RPMS)概念。在平面应变条件下考虑泊松比的影响，对不同应力复合比的I-II复合型载荷作用下裂尖处应力分布进行了分析，以此为基础，考虑裂尖处三向应力状态对断裂过程的影响，将径向平面上的最大Mises应力作为裂纹开裂扩展的控制因素。据此，针对复合型载荷模式，提出了裂尖复合脆性断裂判据及裂纹开裂方向表达式。将计算结果与现有试验或其他理论进行了对比分析，以此验证了该径向平面上最大Mises应力断裂判据的合理性。

关键词: 脆性断裂机理, 断裂判据, 裂尖模型, 应力强度因子, 最大Mises应力, 复合型载荷, 裂纹开裂角

Abstract: Based on the analysis of fractural mechanism of brittle materials, the concept of the radial plane maximum stress (RPMS) is presented. Under plane-strain condition, the stress distribution near the crack-tip is analyzed for mixed loading mode with different composite stress ratios in which the effect of Poisson’s ratio is taken into account. Afterwards, the maximum Mises stress on the radial plane is taken as the key factor which governs the fracture behavior and crack initiation and the mixed fracture criterion on the basis of the radial plane maximum stress is proposed to consider the effect of three-dimensional stresses. As a result, the expression of crack initiation orientation is given. The results computed by the proposed method are compared with solution obtained by the conventional fracture theory and experimental data. It is shown that the proposed solution can give a good understanding of fractural mechanism and behavior of brittle materials under combined loading pattern.

Key words: brittle fracture mechanism, fracture criterion, crack-tip model, stress intensity factor, maximum Mises stress, mixed loading mode, orientation of crack development

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[1] 杨石扣, 张继勋, 任旭华, . 基于改进数值流形法的接触裂纹问题研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 2016-2021.
[2] 高青鹏, 曹 平, 王 飞, 王 柱. 压剪作用下多节理类岩试样力学性质及破坏判据[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 1013-1022.
[3] 王登科, 孙刘涛, 魏建平, . 温度冲击下煤的微观结构变化与断裂机制[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 529-538.
[4] 杨石扣，任旭华，张继勋，. 基于数值流形法的重力坝水力劈裂研究[J]. , 2018, 39(8): 3055-3060.
[5] 李 清，于 强，徐文龙，万明华，张 正，吕 陈，王汉军，. 应变片法确定Ⅰ型裂纹动态应力强度因子试验研究[J]. , 2018, 39(4): 1211-1218.
[6] 罗先启，郑安兴,. 岩体裂隙模拟的扩展有限元法应用研究[J]. , 2018, 39(2): 728-734.
[7] 宋义敏, 邢同振, 吕祥锋, 赵泽鑫, 邓琳琳, . 不同加载速率Ⅰ型预制裂纹花岗岩断裂特征研究[J]. 岩土力学, 2018, 39(12): 4369-4375.
[8] 杨石扣，任旭华，张继勋，. 改进的数值流形法在水力劈裂中的应用[J]. , 2018, 39(10): 3875-3881.
[9] 杨仁树，苏 洪，龚 悦，陈 程，. 爆炸荷载下不对称Y型裂纹扩展规律的试验研究[J]. , 2017, 38(8): 2175-2181.
[10] 李念斌，董世明，华 文. 裂纹面接触对中心裂纹圆盘应力强度因子影响分析[J]. , 2017, 38(8): 2395-2401.
[11] 刘红岩，李俊峰. 非贯通节理岩体损伤变量计算方法研究[J]. , 2016, 37(S1): 95-100.
[12] 刘红岩，邢闯锋，张力民, . 双轴应力下非贯通节理岩体压缩损伤本构模型[J]. , 2016, 37(9): 2610-2616.
[13] 唐世斌 ，黄润秋 ，唐春安,. T应力对岩石裂纹扩展路径及起裂强度的影响研究[J]. , 2016, 37(6): 1521-1529.
[14] 杨仁树，许 鹏，岳中文，陈 程, . 圆孔缺陷与I型运动裂纹相互作用的试验研究[J]. , 2016, 37(6): 1597-1602.
[15] 王 平 ，冯 涛 ，朱永建 ，余伟健 , . 加锚预制裂隙类岩体锚固机制试验研究及其数值模拟[J]. , 2016, 37(3): 793-801.
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[1] 唐明明，王芝银，马兰平，曾志华，张之沛. 油气管道穿越黄土冲沟的管线设计参数研究[J]. , 2010, 31(4): 1314 -1318 .
[2] 林 杭，曹 平，李江腾，江学良，何忠明. 基于Hoek-Brown准则的三维边坡变形稳定性分析[J]. , 2010, 31(11): 3656 -3660 .
[3] 冉 龙，胡 琦. 粉砂地基深基坑渗透破坏研究[J]. , 2009, 30(1): 241 -245 .
[4] 李俊才，纪广强，宋桂华，张 琼，王志亮，严小敏. 高层建筑疏桩筏板基础现场实测与分析[J]. , 2009, 30(4): 1018 -1022 .
[5] 钱纪芸，张 嘎，张建民. 降雨条件下土坡变形机制的离心模型试验研究[J]. , 2011, 32(2): 398 -402 .
[6] 何 俊，何世秀，胡其志. 有机污染物在完好复合衬垫中的迁移分析[J]. , 2009, 30(6): 1653 -1657 .
[7] 牛文杰，叶为民，刘绍刚，禹海涛. 考虑饱和-非饱和渗流的土坡极限分析[J]. , 2009, 30(8): 2477 -2482 .
[8] 金旭浩 ，卢文波 ，田 勇 ，严 鹏 ，陈 明. 岩石爆破过程S波的产生机制分析[J]. , 2011, 32(S2): 228 -232 .
[9] 李 辉 ，晏鄂川 ，杨建国 ，吕 坤 . 库水条件下滑坡体与挡墙相互作用研究[J]. , 2012, 33(5): 1593 -1600 .
[10] 刘涛影 ，曹 平 ，章立峰 ，赵延林 ，范 祥 . 高渗压条件下压剪岩石裂纹断裂损伤演化机制研究[J]. , 2012, 33(6): 1801 -1815 .
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