翼型裂纹模型被广泛应用于混凝土类材料压剪断裂分析及损伤分析 。针对较为典型的 6种翼型裂纹应 力强度 【大I子汁 算模型，综合考虑主裂面方位 、翼型裂纹方位 、侧向同压及翼型裂纹当量长度的影响，对各计算模型进行了系统的对比分析；利用 岩石破裂过程分析系统(RFPA)软件，进行了混凝土含中心预置裂纹的平板在轴向压缩荷载和不 同侧 向同压作用下破裂过程的 数值模拟。数值模拟再现了不同侧向同 水平下平板试样所表现出不同的破裂模式以及主裂纹的扩展过程 ，得到的破裂模式结果 与翼型裂纹模型预测结果 卜分吻合。最后综合得到一些有益的结论和建议 ，可为选用翼型裂纹计算模型进行脆性材料压剪断裂和 损伤分析提供参考。 关键词： 岩石力学 ；翼 裂纹模型 ；应力强度 子 ；混凝土类材料；数值模拟 中图分类号： TU528．01 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2013)11—0032—05 Com parison ofwingcrackm odelsforconcrete-likem aterialsandRFPA num ericalsimulationverification LU Yubin ，ZH U W ancheng (1．MinistryofEducationKeyLaboratoryofTestingTechnologyforManufacturingProcess，SouthwestUniversityofScienceandTechnology Mianyang621010，China；2．ResearchCenterforRockInstabilityandSeismicity，NortheasternUniversity，Shenyang110004，China) Abstract： Thewingcrackmodelhasbeenwidelyappliedinthedamageandfractureanalysisofconcrete-likematerials．Considering systematicallytheinfluenceofthemaincrackdirection，wingedcrackdirection，confiningpressureandthedimensionlesswingedcrack length．sixtypicalcalculatingmodelsforI-modelstressintensityfactorsarecompared．Rockfailureprocessanalysis(RFPA)codeisused tOstudythefailureprocessofconcreteplateswithpre—existingcrackswhensubjectedtoaxialstaticloadinganddifferentconfiningpres— sures．Thenumericalsimulationreproducesthefailurecharacteristicsofconcreteplateswith differentconfiningpressures，an dcompare wellwiththeexperimentalresults．Theseconclusionswouldbeusefulforthefurtherstudyofdamageandfractureofthebridlematerials． Keywords： rockmechanics；wingcrackmodel；stressintensityfactor；concrete—likematerials；numericalsimulation () 引 言从细观层 次来说 ，混凝土是 由骨料 、砂浆 以及两 者之 间的界面构成的复合结构材料。这类材料在压缩荷载作用 下的脆性破坏有两种情况：当没有围压或围压较小时 ，材料 一 般 呈轴 向劈裂破坏 (axialsplicing)；当围压在 一定 范围 内不致产生脆性一延性转变时 ，呈滑移破坏 (shearfailure)。 这期 间微裂纹 的萌生 、扩展 、相互作用及聚合被普遍认 为 是控制材料宏观破坏 的微观力学机制【1_。对混凝土而言 ， 初始裂纹一般是在界面上产生。Horri和 Nemat．Nasser[及 Ashby和 Hallamt提 的翼型裂纹模型(wingcrackmode1) 能较好地描述在模型材料试验 中观测到的现象 ，该模型假 设受压材料 内压剪裂纹的裂纹面面间存在摩擦力 ，摩擦力 和正压力满足莫 尔一库仑定理。当远场应力在裂纹面上引 起 的剪应 力超过陔摩擦力 ，裂纹面将相互滑动而引起裂尖 应力集中 ，并最终导致裂尖附近张开型翼型裂纹的萌生 l币I1 扩展 。不少学者利用该模型建立了考虑材料 内部微裂纹萌 生 、自相似扩展或弯折扩展引起的材料宏观损伤演变方程。 Robet和 EinsteinESI，Shen等19]，Wong和 Chaut吸 李银平等…。。] 较详细地研究 了脆性材料 内部 多裂纹 的相互作州及聚合 形态。经过 20多年的发展 ，产生 了多个翼型裂纹计算模型 ， 这其中关键的便是翼 型裂纹的应力强度 l大】子计算模 型，}大j 为应力强度 因子的大小将决定翼型裂纹是否扩展。各个模 型计算结果 的差异相当明显 ，不少研究人员 进行 r某 儿 个模型之间的对比，但并不全面。 针对翼 型裂纹沿主压应力方向的情形 ，李银平等_I4l基 于线弹性断裂力学理论 ，采用 ANSYS有限元软件中的奇异 单元确定了翼型裂纹尖端的应力强度 因子。然而断裂力学 分析只是 限于均匀裂纹体 ，可用于确定应力强度 凶子 ，但却 无法实现对整个裂纹扩展过程 的模拟。东北大学岩石破裂

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