受单轴应变循环作用层状脆性材料中一组张开型断裂的扩展

摘要

岩石中天然张开型断裂(节理)表面的纹理是循环加载的象征。采用表面喷有脆性涂层的有机玻璃(PMMA)薄板为材料的一系列模型实验,研究在层状脆性材料中单轴应变循环对一组断裂扩展的影响。每次实验记录5个可变的几何参数:断裂总数、总长度、平均长度、平均间距和空间密度。在循环条件下,还考虑了应变率和总应变两个主要因素。三组实验为:(1)不同应变;(2)同一应变不同应变率;(3)增加应变循环。研究发现,在循环次数超过某一值后,断裂长度保持不变,几乎不出现新的断裂。随循环次数变化的断裂几何参数在最初的几次循环迅速减小或增大,然后逐渐趋于稳定。大的应变或高的应变率增加断裂的扩展速度和断裂长度。断裂扩展的临界值可表示为循环次数的函数,其值随循环次数增加而减小。不同长度的断裂具有不同的扩展速度,但所有断裂在几次循环之后迅速减小。