基于围道积分及网格重剖分下的SCB裂纹扩展数值模拟研究

来源期刊：有色金属工程2020年第9期

论文作者：竹宇波

文章页码：104 - 112

关键词：围道积分;网格重剖分;SCB;裂纹扩展;数值模拟;

摘    要：针对以往研究对裂纹扩展具有诸多限制,且较少利用断裂力学理论的不足,基于Abaqus平台,利用围道积分及网格重剖分技术,实现了基于断裂力学的裂纹自由扩展数值模拟,对SCB模型进行了应力强度因子及裂纹扩展过程数值仿真。结果表明:对SCB模型的仿真结果与国际岩石力学学会(ISRM)的理论结果一致;Ⅰ型应力强度因子随着a/R和S/R比值的增加而增加,Ⅱ型应力强度因子随裂纹倾角先增大后减小。当YI值为0时,试样受到纯Ⅱ型作用,对于S/R=0.8的SCB模型,只有在a/R=0.7及α=65°时才出现Ⅱ型裂纹扩展模式。纯模Ⅱ的裂纹角随裂纹长度比的增大而减小,但随跨高比(S/R)的增大而增大;对裂纹扩展过程进行了数值模拟,裂纹从裂纹尖端发生,朝着上加载点处扩展。裂纹角度增大时,裂纹起始角的值增大,而其值随跨度比的增大而减小(S/R)。此外,裂纹起始角的值随裂纹长度比(a/R)先增后减,裂纹起裂角几乎发生在裂纹长度比(a/R)为0.5时。