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(f50 mm，f130 mm，f200 mm)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100 μs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，f50 mm尺寸试样仍处于复合型加载，而f130 mm，f200 mm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。