运动第33卷第4期2016年12月
河北工程大学学报（自然科学版）
Journal of Hebei University of Engineering (Natural Science Edition)
Vol.33 No. 4活性氟化钾
Dec. 2016
文章编号：1673 -9469(2016)04-0010-04d oi：10. 3969/j. issn. 1673 -9469.2016. 04. 003
I- II- III复合型裂缝应力强度因子与能量释放率的关系 蘑菇石施工曹晨曦，王向东，吴京
(河海大学力学与材料学院，江苏南京210098)
摘要：基于断裂力学理论，应用复合型断裂判据中的最大周向应力判据和最大拉应变判据，以单 一型裂缝应力强度因子X与能量释放率G的关系为基础，推导出I- II- III复合型裂缝应力强 度因子^、尺^、尺m与能量释放率关系公式；并应用有限元软件进行I - II - III复合型裂 缝的有限元模拟，模拟值与理论值之间
相差为1. 14%，拟合良好，分析验证了复合型裂缝应力 强度因子、尺m与能量释放率G w关系公式的合理性。
GARY FAYE LOCKE关键词：I- II- III复合型裂缝；应力强度因子；能量释放率；有限元模拟
中图分类号:TV313 文献标识码:A
Relationship between stress intensity factor and strain energy release
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rate of I - II - III mixed mode cracks雨水口
CAO Chenxi,WANG Xiangdong,WU Jing
(College of Mechanics and Materials, Hohai University, Jiangsu Nanjing 210098, China) Abstract ：Based o n the theory of fracture mechanics,the m axim um stress criterion and the m axim um principal strain criterion,the relationship between stress intensity factor and strain energy release rate of I- II- III m ixed m ode cracks was studied.And the I - II - III m ixed m ode fracture cracks were sim ulated by using the finite elem ent software.And the relative error between the sim ulated value and the theoretical value is ,which is within the tolerance range.It is show n that the form ula of the relationship between stress intensity factor and strain energy release rate of I- II- III m ixed m ode cr
acks is reasonable.
Key words：I-II-III m ixed m ode cracks;stress intensity factor；strain energy release rate;finite elem ent sim ulation
断裂力学是研究带裂纹结构的强度以及裂纹 扩展规律的一门学科。很多混凝土结构不可避免 的会带缝工作，因此在对带缝混凝土结构的安全 分析中，较重要的任务就是研究裂缝的稳定性，而 又朽昆凝土结构裂缝安全性分析主要是基于线弹性 断裂力学中的X判据与G判据，即分为两种不同 的方法：应力强度因子法和能量释放率法。在弹 性范围内，应力强度因子X与能量释放率G，是断 裂力学中的两个重要断裂参数。因此不仅应该研 究它们的计算方法，而且还应该研究二者之间的 关系。目前，对单一型裂缝的强度因子X与能量 释放率G的关系已有完善的研究和相应的理论公式[1]，但在实际工程中，纯单一型裂缝很少，大多 数结构所受的荷载都是多向复杂型的，裂缝也是 复合型的，因此对于复合型裂缝应力强度因子X 与能量释放率G关系的研究是有必要的。本文以 带穿透缝的无限大平面板为模型，基于最大应力 准则和最大主应变准则，从断裂力学理论入手，并 以单一型裂缝以及吴京等[24]推导出的I - I I复 合型裂缝、I- III复合型裂缝和II- III复合型裂 缝应力强度因子X与能量释放率G的关系的基础 上，推导出I - II - III复合型裂缝应力强度因子 ^、Kn、Km与能量释放率n_m的关系公式，并利 用有限元软件对其进行分析验证。
收稿日期:2016 -09 -12
基金项目：国家自然科学基金资助项目（50878077);“十一五”国家科技支撑计划（2008BAB29B03)作者简介：曹晨曦（1993 -)，女，江苏泰兴人，硕士，主要研究方向为工程断裂与损伤。
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