叶 波，巫绪涛，胡凤辉，廖 礼

(合肥工业大学土木与水利工程学院，安徽 合肥 230009)

高应变率下断裂韧性实验的数值模拟*

叶 波，巫绪涛，胡凤辉，廖 礼

(合肥工业大学土木与水利工程学院，安徽 合肥 230009)

采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA程序对静态和冲击荷载作用下的含裂纹半圆弯曲(SCB)实验进行了数值模拟。根据静态实验的模拟结果，提出了适合复合型加载的Ⅰ型应力强度因子拟合公式，采用该公式计算应力强度因子的最大误差不超过10%。动态实验的模拟结果表明：对于纯Ⅰ型加载的SCB实验，动态应力强度因子随着试样半径、支座间距以及相对裂纹长度的变化呈现规律性变化；当试样半径小于60 mm、相对支座间距为1.2、相对裂纹长度在0.1～0.4范围内时，惯性效应的影响较小，采用静态拟合公式计算裂尖的动态应力强度因子的误差约10%；对于复合型加载的SCB实验，当相对裂纹长度为0.2～0.4、裂纹倾角在10°～40°范围内时，采用静态拟合公式计算裂尖的动态应力强度因子的误差小于10%。

固体力学；断裂韧性；冲击荷载；应力强度因子；含裂纹SCB实验；复合型加载

混凝土、岩石类脆性材料在土木工程中大量使用，对于一些重要的防护结构，如大坝、核电站安全壳等，设计时必须考虑强冲击载荷作用。而这些材料往往含有大量的原生缺陷，在冲击载荷作用下的动态响应与静载荷下显著不同，因此研究其动态力学性能，特别是与裂纹扩展相关的动态断裂韧性十分重要。

由于理论和实验技术的困难，高应变率下脆性材料动态断裂行为的研究一直进展缓慢。……