脆性材料复合裂纹断裂判据研究

研究了混凝土等拉压强度不等的脆性材料在平面应力和平面应变情况下裂纹附近的塑性区的范围，并给出了相应的表达式；运用在一定外力作用下物体内等效应力作为断裂判据，推测含复合裂纹的脆性材料的裂纹扩展时的临界条件相扩展方向，计算了试件在6个不同裂纹角时断裂角的大小，其结果与最大周向正应力理论判据、最小应变能密度理论判据及实验结果比较，说明用最小等效应力作为含复合裂纹的脆性材料的裂纹断裂判据是可行的．     

预制裂纹脆性材料断裂机理的研究

本文在XPK—6型矿相显微镜下,对单一裂纹,双裂纹和三裂纹试件的断裂过程进行了比较详细的观察分析。试验结果表明:不同数量,间距和排列方式的裂纹,对试件的断裂过程有不同的影响,三裂纹试件的裂纹开裂传播和扩展过程与双裂纹试件基本相同。     

准脆性类材料的等效裂纹断裂模型

基于线弹性断裂力学和叠加原理提出处理准脆性材料裂纹尖端微裂区的等效裂纹断裂模型，得到该模型在混凝土材料断裂研究中的方法和程序．该模型将线弹性断裂力学与非线性断裂力学方法融为一体，能较为准确地研究准脆性材料的断裂问题；使用该模型，可以有效、方便地探讨研究混凝土材料的断裂规律，得到初始参数与其断裂特征的联系，为改善混凝土性能、设计优良混凝土材料提供理论依据．并给出了应用实例     

含异侧偏置裂纹试件的冲击断裂试验

利用新型数字激光动态焦散线试验系统,分析了含异侧偏置裂纹有机玻璃(PMMA)试件破坏的时程特性和裂纹尖端扩展过程中的应力奇异性变化。得出该加载条件下试件的断裂韧度约为1.16 MN/m_3/2,异侧偏置裂纹间距对试件冲击断裂韧度没有明显影响。一定范围内,异侧偏置裂纹间距越大,裂纹扩展的对称性越明显。贯穿主裂纹的扩展路径上存在一个明显的应力变化转折点,此处裂纹尖端的应力集中程度加强,试件由以拉伸破坏为主过渡为拉伸、剪切复合破坏。次裂纹尖端发生明显应力释放的同时,主裂纹尖端的应力集中明显加强。裂纹扩展过程中,裂纹尖端的动态应力强度因子表现出明显的震荡变化,主裂纹相对于次裂纹裂尖奇异性更强。     

含预制裂纹砂浆材料压剪断裂试验分析

试验研究在单轴压缩下裂纹倾角、厚度对类岩石材料的力学特性、断裂特征和起裂角的影响。试验中配制了模拟脆性材料的水泥砂浆材料,制备了不同倾角和厚度裂纹的试样。试验结果发现,裂纹倾角β的改变对砂浆材料的峰值应力有较大的影响。在相同裂纹厚度下,随着β(0°β90°)的增大,峰值应力逐渐降低;裂纹的厚度对砂浆材料峰值应力的敏感区间有显著影响。单轴压缩下原始裂纹端部萌生的裂纹主要有翼形裂纹、次生倾斜裂纹和次生共面裂纹;翼形裂纹的扩展渐近线为靠近过裂纹中点,且平行于最大主应力的一条直线;裂纹倾角在小角度(β≤15°)和大角度(β≥75°)下更容易出现次生倾斜裂纹和次生共面裂纹。裂纹的厚度对翼形裂纹的起裂角有较大的影响。     

含预制裂纹悬臂梁的动态断裂试验研究

针对含预制裂纹的悬臂梁,利用动态焦散线试验系统,研究在冲击载荷下悬臂梁的动态断裂问题;以及裂纹尖端动态应力强度因子、裂纹扩展位移、速度、加速度的变化规律。结果表明,含单一上边界直裂纹构件先于含单一上边界斜裂纹构件达到动态断裂韧度,试件发生破坏;含单一直裂纹的试件断裂模式为Ⅰ型,含斜裂纹试件的断裂模式为Ⅰ-Ⅱ复合型,且曲裂程度大于含直裂纹的试件;含斜裂纹试件的裂纹扩展速度最大值大于含直裂纹的试件,且速度的振荡性较强;斜裂纹的存在造成加速度的振荡变化较大,能量释放的不均性加强。研究结论为揭示含预制裂纹悬臂梁的动态破坏规律提供了指导意义。     

脆性材料斜裂纹断裂与损伤耦合分析

对单向拉伸的斜裂纹,应用西多霍夫损伤模型和断裂力学耦合分析方法,推导出脆性材料斜裂纹损伤区与断裂区的边界方程,确定了脆性材料斜裂纹初始损伤区和断裂区的径向尺寸.提出了裂尖断裂区内径向应变能的概念,并建立了基于此概念上的裂纹扩展准则,即裂尖断裂区内径向最小应变能(RMSE)判据,从而确定了脆性材料斜裂纹在断裂区边界上的开裂角.最后确定了不同裂纹倾角起裂点的坐标.     

材料线弹性断裂力学的断裂准则研究进展

断裂准则在预测含裂纹材料发生破坏的时间、位置和裂纹扩展路径等方面具有重要意义。重点总结了线弹性材料中裂纹的断裂准则,阐述了应力强度因子准则、最大能量释放率准则、最大拉应力准则、最大拉应变准则、最小应变能密度准则等常用的断裂准则理论及其现状,以及这些准则的优点和局限性;基于常用断裂准则对应力分量和临界半径考虑不足,归纳了国内外学者提出的修正断裂准则,包括考虑T应力(非奇异项)和可变临界半径rc的影响。分析了断裂准则在岩石和混凝土脆性材料中的应用,针对基于断裂准则预测其破坏行为时存在的难题,建议将裂纹尖端应力场的高阶项T应力引入断裂准则,能更准确地预测裂纹的扩展路径与偏转角。     

微裂纹取向对金属断裂过程的影响

用非平衡统计方法研究了微裂纹随机取向对金属断裂过程中统计特性的影响．结果发现，微裂纹取向的随机性使金属的许多性质发生了变化．例如：可靠性增大、寿命变长及平均断裂强度增大等．     

断裂控制爆破裂纹扩展的高速摄影试验研究

本文通过对不同材质爆破高速摄影试验的观察和分析,揭示了在不同爆破方法下裂纹发展的基本规律以及裂纹长度和扩展速度.试验还发现在不同的爆破方法下其裂纹发展有明显的差异.     

裂缝性致密储层待破裂区影响的压裂物模实验研究

在水力压裂过程中,天然裂缝尖端附近会发育许多待破裂区,在宏观裂缝形成前产生微裂隙,最终影响水力裂缝的扩展规模。为有效增加裂缝性致密储层的缝网规模,针对待破裂区开展真三轴水力压裂模拟实验,探究待破裂区域的影响机制。选取致密灰岩露头,精细刻画了裂缝性致密储层露头压前压后裂缝形态,分析了天然裂缝形态、待破裂区域以及泵注参数对裂缝性致密储层改造效果的影响,结果表明:待破裂区,即断裂过程区,主要发育在井筒周围;声发射监测结果显示,在注入压力达到破裂压裂前,岩石内部已经发育大量待破区,决定了裂缝的起裂位置和初始扩展路径,压裂过程中排量的突然提高会使待破裂区迅速沟通形成裂缝,随后逐渐扩展。当水力裂缝延伸到层理面后,随排量阶梯式增加,泵压提高,会使层理面附近发育新的待破裂区,进而影响到水力裂缝的转向、分叉或是否穿透天然裂缝。     

南岭大理岩SECRBB试件准动态断裂分形研究

探讨南岭大理岩SECRBB试件准动态断裂的力学行为,采用分形几何方法,对南岭大理岩SECRBB试件准动态断裂断口进行了分形分析,在开发后的Instron1340系列电液伺服材料试验机上,对不同切口深度的SECRBB试件进行了准动态断裂试验,测出各断口分形维教Df的估计,得到了该试件准动态断裂的宏观力学量临界荷载Pmax,动应力强度因子KI(t)、试件的几何因子y和断口分形维数Df呈一定的线性关系;还找出了SECRBB试件吸收的能量Es与断口分形维数Df的关系式,即Es=88.044-66.444Df.这将有可能通过对试件断口分形分析,推测其宏观动态断裂韧度Kid等断裂性质及成因,这对于岩石断裂研究和工程应用,如地震预报都具有一定的理论指导意义.     

岩石断裂韧度的国际联合试验研究

采用三点弯曲和短棒拉伸测试方法，进行了岩石（日本、美国和瑞典寄来的三批岩芯）断裂韧度的国际联合试验。结果表明：中国小组提交的试验结果准确、可靠；中国小组是唯一采用开发ＩＳＲＭ－Ｋ（１Ｃ）系统进行全部试验控制与进行数据、图形处理的国家。     

聚合物材料的拉伸断裂研究

对九种聚合物材料进行了拉伸试验，结果表明：应变速率对屈服强度的影响服从Ｅｇｒｉｎｇ关系，增强尼龙存在的两个活化过程分别对应着基体材料屈服为主导因素和纤维断裂及其从基体中拔出为主导因素的两个不同活化过程。缺陷对聚合物材料拉伸屈服强度影响不大，但大大降低聚合物材料的塑性。     

岩石纯剪断裂的新型实验方法

利用新型断裂装置研究了岩石在纯剪载荷作用下的裂纹扩展规律，并同时探讨了岩石真Ⅱ型断裂韧性的测试方法。     

焊接力学性能不均匀性对材料延性断裂影响的研究

采用缺口拉伸试样，研究了高匹配焊接接头的力学性能不均匀性对焊缝及母材金属的断裂应变、断裂时的应力三轴性及临界空穴扩张比的影响。研究结果表明：焊接力学不均匀性，对材料的延性断裂行为有强烈的影响。对于母材金属，离焊缝愈近，其断裂应变愈大，而断裂时的应力三轴性愈小。临界空穴扩张比增大。     

双扭方法测定岩石断裂韧度的研究

作者对采用双扭方法测定岩石断裂韧度K_(10)进行了研究,结果表明,此法不仅可行而且可以避免其它方法在测裂纹长度、预裂方式及塑性修正等方面的复杂考虑和繁琐计算,是一种很有发展前途的测定方法。     

紧凑拉伸试件的J积分函数解析表达式

对疲劳和断裂分析中的紧凑拉伸试件进行了弹塑性分析,分别建立起弹性状态和弹塑性状态(或塑性状态)下的J积分函数解析表达式,并用所建立的J积分函数估算了渤海石油平台用钢A537在常温下的疲劳裂纹扩展寿命.数值计算的结果和试验结果是吻合的.这说明所建立的J积分函数解析式不仅有效可靠,且足以用来解决疲劳寿命的估算问题.