半圓彎拉下巖石內(nèi)裂紋擴展規(guī)律數(shù)值模擬研究
發(fā)布時間：2021-04-05 02:00
巖石內(nèi)部固有缺陷的存在和擴展是導(dǎo)致其斷裂的重要因素,半圓彎拉試驗是該領(lǐng)域的重要實驗。為研究半圓彎拉下含三維內(nèi)裂紋試件擴展路徑及斷裂特性,基于Franc3D有限元自適應(yīng)網(wǎng)格劃分技術(shù)開展含三維內(nèi)裂紋SCB試樣數(shù)值模擬,結(jié)果表明:（1）基于Franc3D軟件的三維裂紋擴展與室內(nèi)試驗具有較好的一致性,該軟件是三維裂紋數(shù)值模擬的重要工具。（2）通過M積分得到裂紋尖端應(yīng)力強度因子,分析得出對稱加載模型為KⅠ與底部加載跨距呈正相關(guān)的Ⅰ型斷裂模式;非對稱加載模型中出現(xiàn)復(fù)合斷裂模式,隨著右側(cè)加載跨距的增加,KⅠ先降低再升高,KⅡ及KⅢ先變化至0,再逐漸升高。（3）基于最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則得到裂紋擴展路徑,對稱加載模型在I型斷裂模式下進行平面擴展后破壞,非對稱加載模型出現(xiàn)復(fù)合斷裂模式,伴隨翼型起裂并擴展至破壞。（4）定量分析對稱加載模型裂紋內(nèi)部擴展規(guī)律得出,裂紋下端擴展速率最大,上端擴展速率最小。
【文章來源】：水利水電技術(shù). 2020,51(04)北大核心
【文章頁數(shù)】：10 頁
【部分圖文】：
Franc3D工作流程
本文建立兩組含三維內(nèi)裂紋模型如圖2所示。試件為半圓狀,半徑R為50 mm,厚度t為50 mm。內(nèi)裂紋形狀為圓形,特征尺寸a為10 mm。內(nèi)裂紋深度h為15.0 mm。其中2S為底部加載跨距,S1為左側(cè)加載跨距,S2為右側(cè)加載跨距。1.2.2 研究方案
表1 研究方案 模型類型 模型編號 R/mm a/mm t/mm a R S R 2S/mm S 2 R S1/mm S2/mm 對稱加載(A組) A-1 50 10 50 0.2 0.5 50 — — — A-2 50 10 50 0.2 0.6 60 — — — A-3 50 10 50 0.2 0.7 70 — — — A-4 50 10 50 0.2 0.8 80 — — — 非對稱加載(B組) B-1 50 10 50 0.2 — — 0.1 25 5 B-2 50 10 50 0.2 — — 0.2 25 10 B-3 50 10 50 0.2 — — 0.3 25 15 B-4 50 10 50 0.2 — — 0.4 25 20 B-5 50 10 50 0.2 — — 0.5 25 25 B-6 50 10 50 0.2 — — 0.6 25 30 B-7 50 10 50 0.2 — — 0.7 25 35 B-8 50 10 50 0.2 — — 0.8 25 40則
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于Franc3D軟件的三維裂紋擴展分析與應(yīng)用[J]. 艾書民,于明,成曉鳴,王建方. 機械強度. 2018(01)
[2]內(nèi)水壓下含中空裂隙新型材料的壓裂試驗及數(shù)值模擬研究[J]. 付金偉,朱維申,張新中,石路楊,謝富東. 工程科學(xué)與技術(shù). 2017(04)
[3]基于半圓彎拉試驗的煤樣抗拉及斷裂性能研究[J]. 趙毅鑫,龔爽,姜耀東,韓超. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2016(06)
[4]Numerical study of the semi-circular bend dynamic fracture toughness test using discrete element models[J]. ZHAO GaoFeng,KAZERANI Tohid,MAN Ke,GAO Mz,ZHAO Jian. Science China（Technological Sciences）. 2015(09)
[5]裂紋穩(wěn)定擴展的FRANC3D研究[J]. 趙艷,秦瑩瑩,李益小. 西部交通科技. 2011(09)
[6]三維斷裂分析軟件FRANC3D教程淺析[J]. 張濤,楊玉玲. 山西建筑. 2010(25)
[7]三維內(nèi)置裂隙傾角對類巖石材料拉伸力學(xué)性能和斷裂特征的影響[J]. 李術(shù)才,楊磊,李明田,張寧. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2009(02)
[8]三維斷裂分析軟件FRANC3D[J]. 賈學(xué)明,王啟智. 計算力學(xué)學(xué)報. 2004(06)
博士論文
[1]預(yù)制裂紋類巖石材料裂紋擴展規(guī)律及3D打印技術(shù)應(yīng)用[D]. 劉華博.中國礦業(yè)大學(xué)(北京) 2018
本文編號：3118915
【文章來源】：水利水電技術(shù). 2020,51(04)北大核心
【文章頁數(shù)】：10 頁
【部分圖文】：
Franc3D工作流程
本文建立兩組含三維內(nèi)裂紋模型如圖2所示。試件為半圓狀,半徑R為50 mm,厚度t為50 mm。內(nèi)裂紋形狀為圓形,特征尺寸a為10 mm。內(nèi)裂紋深度h為15.0 mm。其中2S為底部加載跨距,S1為左側(cè)加載跨距,S2為右側(cè)加載跨距。1.2.2 研究方案
表1 研究方案 模型類型 模型編號 R/mm a/mm t/mm a R S R 2S/mm S 2 R S1/mm S2/mm 對稱加載(A組) A-1 50 10 50 0.2 0.5 50 — — — A-2 50 10 50 0.2 0.6 60 — — — A-3 50 10 50 0.2 0.7 70 — — — A-4 50 10 50 0.2 0.8 80 — — — 非對稱加載(B組) B-1 50 10 50 0.2 — — 0.1 25 5 B-2 50 10 50 0.2 — — 0.2 25 10 B-3 50 10 50 0.2 — — 0.3 25 15 B-4 50 10 50 0.2 — — 0.4 25 20 B-5 50 10 50 0.2 — — 0.5 25 25 B-6 50 10 50 0.2 — — 0.6 25 30 B-7 50 10 50 0.2 — — 0.7 25 35 B-8 50 10 50 0.2 — — 0.8 25 40則
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于Franc3D軟件的三維裂紋擴展分析與應(yīng)用[J]. 艾書民,于明,成曉鳴,王建方. 機械強度. 2018(01)
[2]內(nèi)水壓下含中空裂隙新型材料的壓裂試驗及數(shù)值模擬研究[J]. 付金偉,朱維申,張新中,石路楊,謝富東. 工程科學(xué)與技術(shù). 2017(04)
[3]基于半圓彎拉試驗的煤樣抗拉及斷裂性能研究[J]. 趙毅鑫,龔爽,姜耀東,韓超. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2016(06)
[4]Numerical study of the semi-circular bend dynamic fracture toughness test using discrete element models[J]. ZHAO GaoFeng,KAZERANI Tohid,MAN Ke,GAO Mz,ZHAO Jian. Science China（Technological Sciences）. 2015(09)
[5]裂紋穩(wěn)定擴展的FRANC3D研究[J]. 趙艷,秦瑩瑩,李益小. 西部交通科技. 2011(09)
[6]三維斷裂分析軟件FRANC3D教程淺析[J]. 張濤,楊玉玲. 山西建筑. 2010(25)
[7]三維內(nèi)置裂隙傾角對類巖石材料拉伸力學(xué)性能和斷裂特征的影響[J]. 李術(shù)才,楊磊,李明田,張寧. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2009(02)
[8]三維斷裂分析軟件FRANC3D[J]. 賈學(xué)明,王啟智. 計算力學(xué)學(xué)報. 2004(06)
博士論文
[1]預(yù)制裂紋類巖石材料裂紋擴展規(guī)律及3D打印技術(shù)應(yīng)用[D]. 劉華博.中國礦業(yè)大學(xué)(北京) 2018
本文編號：3118915
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