圆孔内单边或双边裂纹平台巴西圆盘应力强度因子的全面标定.pdfVIP

　 ， ３６ １ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ ａｎｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　 　 ２０１５年１月１５ 日出版 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｖｏｌ．３６，Ｎｏ．１，Ｊａｎ．１５，２０１５ 文章编号：１０００⁃０８８７（２０１５）０１⁃００１６⁃１５ ⓒ 应用数学和力学编委会，ＩＳＳＮ １０００⁃０８８７ 圆孔内单边（或双边）裂纹平台巴西圆盘 应力强度因子的全面标定∗ １ １ １ １，２ 周　 妍 ，　 张财贵 ，　 杨井瑞 ，　 王启智 （１． 四川大学 土木工程及应用力学系，成都 ６１００６５； ２． 水力学及山区河流开发保护国家重点实验室（四川大学），成都 ６１００６５） 摘要：　 虽然径向压缩含内单边裂纹的圆环型试样已有学者进行了分析，但在该试样上增加有益 于加载的平台，就形成了新的试样———圆孔内单边裂纹平台巴西圆盘（ｈｏｌｅｄ ｓｉｎｇｌｅ ｃｒａｃｋｅｄｆｌａｔｔｅｎｅｄ Ｂｒａｚｉｌｉａｎ ｄｉｓｃ，ＨＳＣＦＢＤ），并对其进行了研究．此外，对圆孔内（双边）裂纹平台巴西圆盘（ｈｏｌｅｄ ｃｒａｃｋｅｄｆｌａｔｔｅｎｅｄＢｒａｚｉｌｉａｎｄｉｓｃ，ＨＣＦＢＤ）做了进一步研究．通过有限元分析，对含有不同内外半径比、 无量纲裂纹长度、平台角的ＨＳＣＦＢＤ和ＨＣＦＢＤ的无量纲应力强度因子 Ｙ进行了全面标定，给出Ｙ 的曲线和拟合公式，拟合公式计算结果与数值标定结果相对误差在±１．３９％以内．分析了试件形状 参数对应力强度因子的影响：内外半径比越大，平台角越小，无量纲应力强度因子越大．根据应力强 度因子的变化规律，推荐了适合测试 Ⅰ型断裂韧度的ＨＳＣＦＢＤ和ＨＣＦＢＤ 的参数．进行了ＨＣＦＢＤ 的初步试验，还用国际岩石力学学会建议的人字形切槽巴西圆盘做了对比试验． 关　 键　 词：　 圆孔内（双边）裂纹平台巴西圆盘（ＨＣＦＢＤ）；　 圆孔内单边裂纹平台巴西圆盘 （ＨＳＣＦＢＤ）；　 无量纲应力强度因子；　 有限元分析；　 拟合公式 ＋ 中图分类号：　 Ｏ２４２．２１；Ｏ３４６．１ １　 　 　 文献标志码：　 Ａ ｄｏｉ：１０．３８７９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００⁃０８８７．２０１５．０１．００２ 主要符号表 ＨＣＦＢＤ 圆孔内（双边）裂纹平台巴西圆盘 ｒ 圆盘中心圆孔半径 ＨＳＣＦＢＤ 圆孔内单边裂纹平台巴西圆盘 ａ 圆盘裂缝长度 Ｋ Ⅰ型（张开型）裂纹的应力强度因子 α 无量纲裂缝长度 ＝ － Ⅰ α ａ／ （Ｒ ｒ） Ｋ Ⅰ型裂纹的静态断裂韧度 γ 内外半径比 ＝ ⅠＣ γ ｒ／ Ｒ Ｙ 无量纲应力强度因子 ２β 平台角 Ｒ 圆盘外半径 引　 　 言 岩石断裂力学在土木工程和采矿工程等领域有广泛的应用．岩石断裂韧度表征岩石材料 ∗ 收稿日期：　 ２０１４⁃０３⁃２５；修订日期：　 ２０１４⁃１０⁃２４ 基金项目：　 国家自然科学基金；教育部博士点基金（２０１３０１８１１３００１３） 作者简介：　 周妍（１９８９—），女，辽宁阜新人，硕士生（Ｅ⁃ｍａｉｌ：４１９６２６６８１＠ｑｑ．ｃｏｍ）； 王启智（１９４