大理岩Ⅰ–Ⅱ复合型动态断裂的实验研究

利用霍普金森压杆系统对几何相似的3种尺寸(φ50mm,φ130mm,φ200mm)中心直裂纹平台巴西圆盘大理岩试样进行了3种加载角(载荷方向与裂纹线的夹角分别为0°,10°和19°)的径向冲击实验,采用实验–数值方法确定复合型动态断裂的I,II型应力强度因子时间历程曲线KI(t)和KII(t),以及起裂时刻tf的复合比(KI(tf)/KII(tf))。在100μs加载时间内试样尺寸对复合比会产生影响:对于静态情况为I–II复合型加载的10°加载角,在动态加载时,φ50mm尺寸试样仍处于复合型加载,而φ130mm,φ200mm尺寸试样已经处于II型加载,产生这种差异的原因是应力波与裂纹面相互作用产生的扰动。岩石I,II型动态断裂韧度(KId,KIId)均存在尺寸效应,而且KIId比KId的尺寸效应更为显著,对此现象从能量的角度给出解释。考虑裂纹尖端应力场Williams特征展开式的第一非奇异常数项,T应力对动态应力强度因子的计算并无影响,但对复合型动态断裂的开裂角有一定的影响。