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题名相邻巷道围岩动态裂纹起裂与扩展行为研究
被引量：2
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作者
杨立云
张飞
陈思羽
胡桓宁
汪自扬
林长宇
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机构
中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院
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出处
《矿业科学学报》
CSCD
2021年第5期558-568,共11页
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基金
国家自然科学基金(51974316)
国家重点研发计划(2016YFC0600903)。
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文摘
为研究冲击荷载下相邻巷道截面周边岩体动态裂纹起裂与扩展的力学行为特性,借助新型数字激光动态焦散线实验系统,使用类岩石介质材料PMMA制作双截面巷道模型进行冲击实验,并基于ABAQUS数值模拟平台对裂纹扩展过程进行仿真。结果表明:当相邻截面预制裂纹偏转角度分别为45°、22.5°、0°、-22.5°、-45°时,裂纹起裂时的动态应力强度因子不同。裂纹起裂后的动态应力强度因子变化有一个“平台段”,持续时间为160μs左右;当右侧裂纹逐渐远离左侧截面时,左侧裂纹起裂后的扩展速度会有所增大。双截面巷道动态裂纹起裂扩展时,相邻截面会在一定程度上影响动态应力强度因子和扩展速度。右侧裂纹尖端靠近左侧裂纹时,后者的起裂韧度降低,即较容易起裂。
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关键词
冲击荷载
焦散线
裂纹扩展
应力强度因子
数值模拟
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Keywords
impact load
caustics
crack propagation
stress intensity factor
numerical simulation
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分类号
O346
[理学—固体力学]
TU45
[建筑科学—岩土工程]
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题名单轴压缩荷载下闭合裂纹扩展的试验和数值研究
被引量：6
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作者
杨恩光
杨立云
胡桓宁
汪自扬
张飞
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机构
中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院
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出处
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第S01期613-622,共10页
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基金
国家自然科学基金(No.51974316)
越琦学者项目(No.800015Z1125)
中央高校基本科研业务费项目(No.8000150A256).
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文摘
岩体内部存在大量的裂隙,由于填充物的存在,在大多数情况下裂纹面是闭合的,受外力作用时会产生摩擦力,进而会影响到岩体裂隙的起裂模式和扩展行为。因此,为了研究闭合裂纹的起裂模式和扩展行为,用类岩石材料PMMA有机玻璃板制成含有闭合裂纹的预裂试样,在试样上进行单轴压缩试验,用数字图像相关系统(digital image correlation,简称DIC)记录并分析了闭合裂纹的起裂和扩展特征。另外,使用扩展有限元法(extended finite element method,简称XFEM)来模拟闭合裂纹的萌生和扩展,通过模拟得到了含闭合裂纹试样的破坏过程,并分析了闭合裂纹的起裂和扩展特征,与试验结果吻合良好,验证了数值模拟的有效性。在此基础上,引入裂纹倾角和裂纹面摩擦系数为变量,模拟研究了其对闭合裂纹起裂和扩展行为的作用机制。研究结果表明,裂纹闭合条件下产生的裂纹为翼型张拉裂纹。裂纹倾角和裂纹面摩擦系数对闭合裂纹的起裂模式和扩展行为有较大影响,裂纹倾角越大,起裂角越大;相反,裂纹面摩擦系数越大,起裂角越小。另外,裂纹面摩擦系数会对闭合裂纹的扩展产生抑制作用,且随着摩擦系数不断增大,抑制作用变得越来越显著,出现止裂现象。
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关键词
闭合裂纹
摩擦系数
DIC
扩展有限元
裂纹扩展行为
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Keywords
closed crack
friction coefficient
DIC
extended finite element
crack growth behavior
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分类号
TU45
[建筑科学—岩土工程]
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