�、蛐土芽p作為一種滑動裂縫,實際包含了兩種裂縫:一種是純Ⅱ型裂縫,其邊界未受任何正應(yīng)力的影響;另外一種是壓剪縫,其邊界不僅受剪而且受壓。壓剪縫普遍存在于各種工程結(jié)構(gòu)中,也較容易在實驗室中實現(xiàn)。但對于純Ⅱ型裂縫,卻在實驗室中極其罕見,很多所謂的純Ⅱ型裂縫多為壓剪縫甚至其它種類裂縫。這是由于:（1）純Ⅱ型裂縫的實現(xiàn)首先要求裂縫尖端存在著一個純剪應(yīng)力狀態(tài),這對很多斷裂實驗是一個挑戰(zhàn);（2）更重要的是,純剪應(yīng)力狀態(tài)下的初始裂縫是否一定沿著純Ⅱ裂縫的方向發(fā)育擴展,本身就是一個疑問。多年的研究表明,很多準(zhǔn)脆性材料的裂縫發(fā)育遵從最大環(huán)向應(yīng)力準(zhǔn)則,也就是最大拉伸應(yīng)力準(zhǔn)則。它同剪切破壞是相互沖突的。所以本文的研究目的是觀察在純剪應(yīng)力狀態(tài)下準(zhǔn)脆性材料的裂縫發(fā)育過程,以理解其斷裂破壞機理。實驗采用一種Ⅱ型斷裂測試方法,叫做雙切邊壓縮實驗（DENC）,其不僅實驗過程相對簡單,而且理論上預(yù)測了初始縫尖能夠產(chǎn)生一個純剪應(yīng)力狀態(tài)。在實驗中數(shù)字圖像相關(guān)法和聲發(fā)射被用于監(jiān)測裂縫發(fā)育過程。通過數(shù)字圖像相關(guān)法獲得的位移及應(yīng)變場,縫尖純剪應(yīng)力狀態(tài)的存在得到了證實。圖像和聲發(fā)射結(jié)果顯示,砂巖和花崗石試件均會產(chǎn)生兩個階段的裂縫,第... 

【文章來源】：中國石油大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

裂縫的三種基本類型：(a)張開型I型，(b)滑移型II型，(c)撕裂型III型Fig.1.1Threebasicfracturemodesofcracks:(a)Openingmode,(b)Slidingmode,(c)Tearing

中國石油大學(xué)（北京）碩士學(xué)位論文-3-部的變形及損傷情況[10]。通過光學(xué)和聲學(xué)這兩種探測手段的結(jié)合，對試件表面和內(nèi)部同時進行觀測，能夠更好的判斷裂縫的類型、斷裂產(chǎn)生的位置以及裂縫發(fā)育的程度。圖1.2雙切邊壓縮實驗DENCFig.1.2DoubleEdgeNotchedCompressionTest需要指出的是，在微尺度上，將斷裂分化成某一種特定的模式是不可能的。此外，對I型和II型加載條件下聲發(fā)射數(shù)據(jù)的分析，也表明即使宏觀斷裂沿著I型或II型的方向，微觀上也都包含拉伸和剪切裂縫[11]。因此，巖石材料的斷裂在微尺度上總是復(fù)合型，我們所研究的I型和II型裂縫都僅僅只是針對研究尺度遠遠大于巖石顆粒尺度的宏觀而言。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1純剪應(yīng)力狀態(tài)下裂縫研究現(xiàn)狀為了研究準(zhǔn)脆性材料的II型剪切斷裂，國內(nèi)外研究者們提出了很多種理論模型，包括但不限于以下幾種：

第1章緒論-4-圖1.3幾種不同的II型裂縫測試方法Fig.1.3ModeIItestingmethods圖1.3中（a）是Iosipescu提出的四點剪切模型[12]，在長條形梁的中間對稱的開兩個槽，上下兩個面對稱的施加點載荷，Iosipescu認(rèn)為其在中間相連部分會產(chǎn)生純II型斷裂。四點彎剪切模型一提出來便被認(rèn)為是一種簡單實用的II型裂縫測試方法，因而被廣泛采用，金屬、木材、玻璃、巖石、復(fù)合材料等等都用四點彎來測試II型斷裂韌性[12–14]。但是Ingraffea從實驗的角度指出對巖石類材料來說這不是一個II型剪切的破壞形式，在沿預(yù)制開槽尖端豎直方向存在一個夾角的方向上會出現(xiàn)裂縫，并且這條裂縫是拉伸裂縫，它會延伸并最終導(dǎo)致試件破壞，所以四點彎剪切模型是I型斷裂，斷裂行為應(yīng)該用I型破壞準(zhǔn)則來解釋[15]。同時朱萬成和唐春安采用了一種新的力學(xué)數(shù)值模型來模擬雙邊切口的斷裂行為（DEN），也得出了混凝土的四點彎曲剪切模型主要是由拉伸損傷引起的結(jié)論[16]。圖1.3中（b）是Mattock和Hawkins提出的push-shear模型[17]，用于測試強化混凝土的II型斷裂韌性，他們認(rèn)為此種模型能夠在兩個槽的尖端之間產(chǎn)生純II型剪切破壞。試件兩端的載荷既可以是壓縮，也可以是拉伸。但是有限元分析表明，在這種模型的裂縫尖端存在拉伸應(yīng)力，并且其和剪切應(yīng)力處于同一數(shù)量級，所以這是復(fù)合型載荷作用下的破壞而不是純II型破壞[18]。圖1.3中（c）中這種punch-through矩形試件結(jié)構(gòu)的II型應(yīng)力強度因子是由Tada等人計算得出，他們發(fā)現(xiàn)此種結(jié)構(gòu)的預(yù)制裂縫面上只有剪切應(yīng)力而無拉伸應(yīng)


本文編號：3209578