应力比影响下的破裂角、闭锁角、摩擦系数及其耦合关系

摘要：

裂纹扩展和摩擦系数分属两个学科而鲜有联系,摩擦系数理论较少,主要依赖实验获得.在Griffith椭圆形裂纹基础上讨论摩擦面状裂纹力学模型,计算了单轴、三轴压应力情况下微裂纹扩展的期望方向及应力集中,那些方向偏离宏观破裂方向较大角度的裂纹因闭锁而无法延伸,应力比σ3/σ1越大,可扩展的微裂纹越向宏观裂纹面方向集中,随着围压σ3的增加,闭锁范围增大,实现了裂纹张性向剪性的转变.摩擦系数、方向集中度、应力比呈耦合关系,一方面,摩擦系数越大越利于微裂纹方向集中:另一方面微裂纹的方向集中导致了宏观裂纹面(裂缝)上凸起角度降低,进而减小摩擦系数.围压和裂纹扩展期的应力状况是影响摩擦系数的重要因素,σ3/σ1≤0.4往往成为裂纹扩展的应力条件,凸起斜面摩擦系数越大,临界应力比越小.裂纹粗糙度(或分维数)对形成期的应力状况具有一定记忆功能.

关键词：裂纹闭锁、压剪破裂、闭锁角、裂纹方向集中度、摩擦系数、应力比、耦合

所属期刊栏目：33

分类号：O346.5(固体力学)

资助基金：国家十二五重大专项No.2011ZX05025-005支持

在线出版日期：2013-03-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：3570-3576