近壁平面裂纹在动力荷载作用下的失稳扩展研究
王久康1，戚承志1*，封焱杰2，郑 栋3
(1. 北京建筑大学 城市地下空间与综合管廊研究中心，北京100044; 2. 中国矿业大学(北京) 力学与土木工程学院，北京100083; 3. 北京工业大学 建筑工程学院，北京 100124)
摘 要： 对脆性材料中近壁平面裂纹在动力荷载作用下的扩展与失稳问题进行了研究。基于滑移裂纹模型与Zlatin-Khrapkov半无限裂纹理论，建立了近壁裂纹尖端动态应力强度因子与外部动力荷载之间的解析关系，并结合Freund动态断裂理论，给出了裂纹起裂条件以及裂纹尖端扩展速度随时间演化的动力学方程。在此基础上，将裂纹与自由边界之间的岩体夹层等效为受轴向与横向荷载共同作用的细长构件，引入压杆稳定性理论与强度判据，构建了近壁裂纹在动力荷载作用下的扩展-失稳判别模型。数值分析结果表明：近壁裂纹的动态扩展过程受边界效应显著控制，裂纹距自由边界越近，应力强度因子的增长速率越大，裂纹起裂时间提前，裂纹扩展速度明显提高;随着裂纹长度增加，岩体夹层结构的失稳临界荷载持续降低。该研究成果可为近自由边界裂纹在动力荷载作用下的扩展与岩体夹层失稳判定提供力学模型与判据依据。
关键词： 近壁裂纹; 裂纹扩展; 动力荷载; 应力强度因子; 失稳判断
基金项目： 国家自然科学基金重点项目(52438007);国家自然科学基金面上项目(12172036)
引文格式： 王久康，戚承志，封焱杰，等. 近壁平面裂纹在动力荷载作用下的失稳扩展研究[J]. 市政技术，2026，44(5)：118-126. (WANG J K，QI C Z，FENG Y J，et al. Study on instability propagation of near-wall planar cracks under dynamic loading[J]. Journal of municipal technology，2026，44(5)：118-126.)