【摘 要】
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巴西圆盘试验是力学领域的一个经典试验,含裂纹的圆盘试验多集中于二维或表面裂纹,但含内裂纹的Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型断裂研究一直较为落后.基于3D-ILC技术,在对巴西圆盘试样表面无任何
【机 构】
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南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点试验室,江苏南京,210029;河海大学水利水电学院,江苏南京,210098;香港城市大学,香港,999077
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巴西圆盘试验是力学领域的一个经典试验,含裂纹的圆盘试验多集中于二维或表面裂纹,但含内裂纹的Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型断裂研究一直较为落后.基于3D-ILC技术,在对巴西圆盘试样表面无任何影响的情况下,凭空生成任意参数的内裂纹,开展含不同角度内裂纹的及完整巴西圆盘试样试验,对裂纹扩展过程、应力双折射规律、裂纹起裂及破坏荷载进行分析,并与已有文献进行对比,开展三维内裂纹MⅡ-Ⅲ型断裂数值模拟,分析K1,KⅡ,KⅢ分布规律及实现裂纹扩展全过程模拟,规律与试验相符.结果 表明:①3D-ILC在断裂力学试验中的优势得到证明,为断裂力学中的内裂纹及Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型断裂问题的研究奠定了基础.②与完整试样匀称连续的应力云纹分布相比,含内裂纹试样应力云纹集中于内裂纹尖端,呈花瓣状,色差对比显著.③30°内裂纹被括弧状破坏面切断;60°内裂纹上下尖端出现MⅡ型翼裂纹扩展,侧面出现Ⅲ型裂纹叠加;90°内裂纹试样,沿内裂纹面扩展破坏,为纯Ⅰ型破坏.④与完整试样破坏荷载相比,含30°,60°,90°内裂纹试样破坏荷载分别下降10.7％,60.6％,89.2％;30°,60°,90°内裂纹起裂与破坏荷载比分别为100％,11.7％,15.6％.⑤数值模拟与物理试验特征一致.结论 与成果对断裂力学领域的三维内裂纹、Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型断裂问题的研究提供了试验与理论基础.
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