冲击荷载下含裂纹缺口三点弯动态断裂实验

岳中文， 陈翠刚， 乔亚旭， 胡耀焜， 刘劲松， 桂 越

(中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院， 北京 100083)

在许多实际工程中，构件难免会出现各种形式的缺口[1-3]，当构件受到外部荷载作用时容易在缺口尖端产生裂纹[4-6]，当构件再次受到外界动态载荷作用时，由缺口产生的裂纹尖端的应力场会发生改变，产生应力集中现象，从而导致开裂[7-8]。因此，研究缺口和存在的裂纹对裂纹扩展影响具有十分重要的工程意义。

近年来，中外学者对含缺口和含裂纹缺口结构的力学特性进行了研究。郎福元等[9]运用光弹性方法来求出V形缺口的应力强度因子。宋鸣等[10]运用ANSYS软件模拟双材料在受到单向拉伸和三点弯曲作用，得到了弹性模量、泊松比、缺口深度和缺口张角的改变对缺口尖端奇异应力场的影响规律。Yao等[11]运用特征分析和有限元分析相结合的方法，提出了一种V型缺口结构的应力强度因子计算方法。岳中文等[12]运用动焦散系统研究了在爆炸载荷作用下试件边界锐V型缺口端部的裂纹扩展规律。Carpinteri等[13]基于有效断裂力学准则推导得到静态条件下V型缺口的应力强度因子。Lazzarin等[14]提出基于平均应变能密度准则来求含尖锐V型构件破坏准则。Lou等[15]研究了有限宽度无裂纹和含裂纹缺口板，计算了无缺口裂纹板的缺口应力强度因子和有缺口裂纹板的缺口应力强度因子。

动态光弹性方法是研究断裂力学问题的重要实验手段之一[16-18]，现运用动态光弹方法对含裂纹缺口试件进行冲击实验，对冲击荷载作用下含裂纹缺口试件的应力分布、裂纹尖端动态应力强度因子变化规律以及裂纹扩展速度的变化规律进行讨论与分析。……