弯折裂纹尖端应力强度因子值的近似计算方法

作者：汪自扬; 杨立云^*; 吴云霄; 林长宇

来源：工程力学, 2022, 39(09): 10-19.

• 断裂力学
• 应力强度因子
• 弯折裂纹
• 等效直裂纹
• 近似方法

工程结构中存在着大量分布不均的弯折裂纹，对结构稳定性有较大影响。为了能够简单快速地得到弯折裂纹尖端应力强度因子(K)值，应用近似方法，将弯折裂纹近似为等效直裂纹，通过计算等效直裂纹尖端K值得到弯折裂纹尖端K值。在已有近似方法 (水平投影法)的基础上，提出了三种新的近似方法，分别为：垂线投影法、中心旋转法和连线法。新提出的三种近似方法与已有近似方法对比可知：优化了得到等效直裂纹的近似过程；修正和扩大了近似计算方法的适用范围。计算弯折裂纹的主裂纹尖端K时，当主裂纹与荷载方向垂直且次裂纹与荷载所在方向的夹角小于45°时，垂线投影法为最优近似方法；但当次裂纹与荷载所在方向的夹角大于45°时，中心旋转法为最优近似方法。计算弯折裂纹的次裂纹尖端KⅠ时，水平投影法为最优近似方法，当计算弯折裂纹的次裂纹尖端KⅡ时，在弯折裂纹主次裂纹长度比b/a<0.3范围内，垂线投影法、中心旋转法均优于水平投影法。与水平投影法相比，连线法更适用于计算主裂纹与荷载所在方向的夹角较小情况下的KⅡ值。

• 单位
  中国矿业大学（北京）; 建筑工程学院