倾斜椭圆形裂纹的三维始裂状态

摘要

基于断裂力学理论,采用最大拉应力准则分析了压剪和拉剪应力状态下倾斜椭圆形裂纹的三维始裂状态.研究结果表明:(1)椭圆形裂纹的三维始裂位置受周边应力场的影响:在拉剪状态下,原生裂纹的始裂位置始终在裂纹短轴端部,而与原生裂纹的几何形状(b/a)和材料泊松比(ν)无关,而在压剪状态下则受b/a和ν的共同影响,并随b/a和ν的改变,始裂位置在椭圆裂纹长、短轴端部之间变化;(2)拉剪应力作用下,简化分析中仅计算裂纹长短轴端部应力集中系数是合理的,但在压剪应力作用下,这种简化不合理且偏于危险,计算中需综合考虑裂纹几何形状和材料泊松比的影响;(3)无论是压剪还是拉剪应力作用下,弯扭破裂扩展面始终呈包裹状沿原生裂纹边界向外侧延展,但二者的弯扭方向相反,分析结果与实验结果一致;(4)Sih采用最小应变能密度因子准则给出的拉剪状态下裂纹的三维断裂结果仅为近似解,而压剪状态下的相关分析结果与实验结果明显不符.