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双轴压缩下含闭合裂纹有限岩板的断裂研究

杨慧  
【摘要】: 目前,裂纹闭合状态下复合型断裂的研究相对较少。岩板内闭合裂纹实质上是一种特殊的纯Ⅱ型裂纹。本文以断裂力学为基础,从理论分析和数值计算两个方面,对岩体内闭合斜裂纹尖端的应力强度因子及断裂判据进行了研究,具体工作有以下几个方面: (1)从断裂力学理论出发,在含斜裂纹无限板裂纹尖端应力强度因子计算式的基础上推导出有限岩板内闭合斜裂纹的形状系数。考虑闭合裂纹上下表面间不同的摩擦系数以及不同侧压系数的影响,计算出裂纹尖端的应力强度因子。 (2)利用ANSYS有限元分析软件,建立含闭合裂纹岩板的二维有限元模型,通过分析计算,得到了不同倾角、不同长度闭合裂纹尖端的应力强度因子,并与解析解进行了比较。 (3)推导了含闭合斜裂纹岩板单、双轴受压时裂纹尖端应力强度因子之间的关系,建立了考虑摩擦效应的闭合斜裂纹的等径向剪应力(τ_(rθ))线上双主剪应力和f最小断裂判据,并确定了裂纹起裂时的开裂角θ_c。


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