拉伸偏心圆孔板的应力集中系数表达式

以半解析半经验的方法推导出拉伸偏心圆孔板应力集中系数的显式表达式,经验证该式具有足够的精度,目前文献中尚无类似表达式．     

采用压缩单裂纹圆孔板确定岩石动态起裂、扩展和止裂韧度

爆炸、冲击、地震等人为或自然灾害不可避免,经常造成大量土木工程设施的破坏,因此岩石在动态载荷作用下的行为受到特别关注.岩石动态断裂韧度是评价岩石抵抗裂纹动态起裂、扩展和止裂性能的材料参数,开展岩石动态断裂韧度测试方法的研究对相关理论基础和实验技术的要求较高.岩石动态断裂韧度分为动态起裂、动态扩展、动态止裂三种,虽然关于动态起裂和动态扩展的研究已有一些成果,对岩石动态止裂的研究仍是一个难题,至今几乎无人问津.研究表明,在分离式霍普金森压杆撞击压缩单裂纹圆孔板岩石试样的I型动态断裂试验中,动态起裂、扩展、止裂的全过程可以由黏贴在压缩单裂纹圆孔板试样上的裂纹扩展计监测,岩石的动态起裂、扩展、止裂韧度可以用实验-数值-解析法确定.特别值得一提的是首次测出了岩石的动态止裂韧度.裂纹扩展计信号还显示,压缩单裂纹圆孔板在止裂后,停止的裂纹还会再次动态起裂、扩展并超出裂纹扩展计的检测范围.从能量的角度分析了动态止裂的过程,指出测试动态止裂韧度时要注意的一些问题.结果显示,岩石动态起裂韧度和动态扩展韧度分别随动态加载率和裂纹扩展速度的增大而增大,岩石动态起裂韧度略大于动态止裂韧度.      

压缩双裂纹和单裂纹圆孔板应力强度因子公式

从理论模型和数值分析上澄清了国外文献关于压缩双裂纹圆孔板(double cleavage drilled compression,DCDC) 的应力强度因子不同的公式引起的混淆. 证明Plaisted 等用修正压缩无限大板中圆孔双边裂纹的解和欧拉-伯努利梁理论得到的DCDC 应力强度因子公式都存在推导和原理性的失误. 指出Jenne 等推导的公式形式过于复杂不便使用, 而He 等的公式适用范围偏小. 通过拟合有限元法宽范围数值计算结果导出DCDC 的应力强度因子的新公式, 该公式形式简单, 对无量纲裂纹长度和无量纲板宽度适用范围较大, 最大误差是7%. 此外, 还对新提出的压缩单裂纹圆孔板(single cleavage drilled compression, SCDC)做了分析, 首次得到的SCDC应力强度因子公式的最大误差是5%. 给出的2 个公式可分别用于脆性材料DCDC 或SCDC 试样的断裂韧度测试.     

J^＊ INTEGRAL OF THE SPECIFIC DEVIATOR STRAIN ENERGY AND ITS APPLICATION

First the deviator strain energy is introduced, then the problem of plane-crack critical growth was discussed, a path independent line integral J^* was defined, furthermore its conservation was proved strictly. As application examples, Mode-Ⅰ stress intensity factors of cracked beams were obtained with present approach. The results are shown to agree well with those available in the open literature.     

二种岩石断裂韧度试样测试的稳定性分析

本文分析了 ISRM 采纳的两种具有人字形切槽的试样在测试过程中裂纹扩展的稳定性问题,计算了它们在不同加载条件和试验机刚度时各自的稳定性因子;指出对岩石等一类脆性材料,加载方式和试验机刚度对测试的稳定性有很大的影响;说明了这两种试样在稳定性方面的差异,并指出它们在稳定性上明显地优于普通直裂纹试样.     

基于尺寸效应的无腹筋钢筋混凝土梁的剪切强度公式

取无腹筋钢筋混凝土梁的临界斜裂缝及其顶端横截面所截隔离体为研究对象,根据极限平衡法,建立平衡方程组.分析临界剪压区主应力与梁斜截面破坏形式的关系,并对临界剪压区进行应力分析,再应用Ba(z)ant提出的尺度律,得到同时适用于斜拉破坏和剪压破坏的无腹筋钢筋混凝土梁的剪切强度公式,其中,临界剪压区高度是该公式的未知参数.通过对Ba(z)ant试验数据库进行Levenberg-Marguardt非线性最小二乘曲线拟合,得到临界剪压区高度与各参数的幂指数关系.最后经与Collins试验数据库比较可知,相对于ACI 318-08和GB 50010-2010对应的剪切强度公式,所得的剪切强度公式能更好地与试验数据吻合,且和Ba(z)ant的剪切强度公式计算结果接近.     

大理岩动态劈裂拉伸的SHPB实验研究

利用直径100 mm的Hopkinson压杆和薄圆形铝片作为波形整形器,用不同弹速径向冲击平台巴西圆盘试样以研究大理岩的动态拉伸强度。分析了试样的应变率、破坏时间、破坏模式,以及破坏过程中的载荷-应变关系,得到了关于大理岩在高应变率下拉伸强度及弹性模量的一些结论。考虑了试样的尺寸大小及两个平台附近应力的时间不均匀性与空间不均匀性对实验结果的影响。同时,利用有限元法对平台巴西圆盘试样的动态应力分布进行了数值模拟,验证了动态劈裂拉伸实验的有效性。     

圆柱体中同心内埋圆片裂纹表面加载的应力强度因子

本文用裂纹（延伸）面应力场方法分析了圆柱体中同心内埋圆片裂纹表面受拉或扭的几种受力情况的应力强度因子。对整个裂纹表面均匀拉伸时的解与经典的数值解吻合很好，显示出所用方法的简便和可靠；得到的几个解都有良好的工程应用前景。     

拉伸半无限圆孔板的应力集中系数表达式

首次推出拉伸半无限圆孔板孔边最大应力集中系数的显式表达式,此式不但形式简单而且具有良好的精度,目前献中尚无类似表达式。同时指出,Jeffery给出的仅有的几个具体理论值在圆孔比较靠近直线边界时误差较大。此外,采用本新定义的应力集中系数,当圆孔非常靠近直线边界时有一个极限值。     

SHPB冲击加载下四种岩石的复合型动态断裂实验研究

分别用绿砂岩、黄砂岩、灰砂岩、大理岩制作了三种几何相似的(φ80mm、φ122mm、φ155mm)中心直裂纹平台巴西圆盘(CSTFBD)试样;利用分离式霍普金森压杆加载,进行了I型和I-II型复合动态断裂实验,并由实验结合有限元分析得到了四种岩石材料的I、II型动态断裂韧度KId、KIId。研究表明:动态断裂韧度均存在尺寸效应,试样尺寸对I-II型复合比和纯II型加载角均会产生影响,复合比随尺寸的增大而减小,大尺寸试样II型加载的加载角比小尺寸试样的小。同时,由于负值的T应力显著减小了裂纹的起裂角,用广义最大拉应力准则预测的起裂角更符合实验结果。