不同角度单裂纹缺陷试样的裂纹扩展与破坏行为

在诸如岩石、混凝土、陶瓷和玻璃等脆性介质中,常分布大量的裂纹缺陷。这些缺陷在载荷作用下造成裂纹的孕育、萌生、繁衍、扩展和贯通,导致介质的强度和刚度降低。通过自制的试验系统,研究了不同角度的预置单裂纹缺陷的花岗岩试样的裂纹扩展与破坏过程,并用数值模拟进行了验证。试验和数值结果显示:单轴载荷作用下,裂纹扩展和最后的破坏行为受预置单裂纹缺陷的角度影响。当角度较小时,裂纹萌生比较容易,在整个受压过程中均匀扩展,试样一般以混合模式破坏;当角度较大时,裂纹不易萌生,但在接近峰值强度时,扩展较快,并直接导致最后的剪切或劈裂破坏;当预置裂纹缺陷的角度与试样的破坏角接近时,试样最容易发生脆性破坏,并产生很大的应力降。