巷道内I型及I/II复合型裂纹在冲击载荷作用下的断裂行为分析

来源：振动与冲击杂志2018年第13期北京时间：

作者：周磊，朱哲明，应鹏，王雄，王蒙

单位：能源工程安全与灾害力学教育部重点实验室四川大学建筑与环境学院 610065

摘要：本文研究了巷道内纯I型及I/II复合型裂纹在冲击载荷作用下的动态扩展特征，预制裂纹位于巷道拱顶圆弧区域与巷道对称轴线平行，并与巷道对称轴线的间距不同。以中低速落锤冲击试验机对砂岩巷道模型试样进行动态冲击加载，巷道内裂纹的起裂时间与扩展特性采用粘贴在裂纹尖端的应变片进行相应的测试分析。采用AUTODYN模拟巷道内裂纹的扩展路径，总体上数值结果与试验结果比较吻合，采用ABAQUS计算裂纹的应力强度因子，结合试验-数值法确定巷道模型内预制裂纹的起裂韧度。研究结果表明：I/II复合型裂纹起裂过程中，既有I型起裂韧度又有II型起裂韧度，其比例大小与裂纹距离巷道对称轴的距离有关；纯I型与I/II复合型裂纹的扩展行为有很大差别，纯I型裂纹起裂沿着原裂纹方向竖直向上扩展，而I/II复合型裂纹与原裂纹成一定角度起裂，形成翼型裂纹，最后沿着最大主应力方向进行扩展，并且复合型裂纹在扩展过程中，存在明显的拐点特征。<br>

关键词：巷道；裂纹扩展；冲击载荷；数值模拟；起裂韧度；