Вестник Кольского научного центра РАН. 2010, №1.

Сначала наиболее подробно рассмотрим процесс разрушения для разрывов, расположенных под углом а — 60 °, по отношению к приложенной нагрузке. При достижении критической нагрузки первыми возникают трещины отрыва в окрестности барьерной зоны, разделяющей разрывы, на нижнем берегу верхнего и верхнем берегу нижнего разрывов (рис. 3а). Назовем их трещины 1, длина каждой из которых /1. Вслед за этим, или почти одновременно возникают трещины отрыва вблизи двух других концов разрывов: на верхнем берегу верхнего разрыва и нижнем берегу нижнего. Назовем их трещины 2, каждая их которых характеризуется длиной /2 . Трещины 1 и 2 возникают и развиваются вначале перпендикулярно границе исходных разрывов, при этом скорость роста трещин 2 много больше скорости роста трещин 1. Можно с уверенностью сказать, что при достижении /1 - 0.5 H скорость роста трещин 1 замедляется. Когда длина трещины 1 становится близкой к Н, направление их роста начинает меняться (рис. 3б): трещины стремятся соединиться с концами соседних разрывов. Однако этого не происходит, так как в середине барьера возникает трещина 3, соединяющая концы разрывов (рис. 3в). Одновременно образуются зоны смятия вблизи других концов разрывов: на нижнем берегу верхнего и верхнем нижнего разрывов, в этих местах начинается отслоение материала в плоскости модели (рис. 3г). Дальнейшее нагружение модели приводит к раскрытию трещины 3 (при этом трещины 2 несколько закрываются) и возникновению вторичных трещин вблизи смыкающихся концов разрывов. Наряду с физическим экспериментом выполнены расчеты напряженного состояния для плоскости с разрывами в процессе поэтапного роста трещин. Расчет выполнен в квазистатической постановке задачи: для каждого размера образующейся трещины решалась самостоятельная задача. При этом установлено, что на первом этапе на границе концов, примыкающих к барьерной зоне, концентрация напряжений а 1 больше, чем на границе концов, удаленных от нее. Этим в первую очередь и объясняется возникновение трещин 1. На следующем этапе, когда возникли трещины 1 длиной /1 - 0 .1 H , концентрация напряжений (Г1 вблизи концов трещин 1 снижается, а на границе удаленных от барьера концов разрывов увеличивается. Теперь при определенной величине действующих на бесконечности усилий возникли условия для начала роста трещин на границе удаленных от барьера концов разрывов - трещин 2. По мере роста трещин 1 и 2 вблизи их концов ориентация главных напряжений изменяется таким образом, что вновь образованные трещины в барьерной зоне стремятся соединиться с концами исходных. По всей вероятности, на данном этапе на процессы, происходящие в модели или массиве, существенное влияние начинает оказывать скорость деформирования массива, поэтому дальнейшее решение задачи в квазистатической постановке (во всяком случае, с выбранными нами шагами приращения трещин) оказывается неправомочным. Причины дальнейшего развития разрушений можно объяснить следующим: в силу увеличения концентрации растягивающих <г1 в центре барьера и смыкания берегов разрывов происходит разрушение отрывом в центре барьера, при этом образуется трещина 3. Как и следовало ожидать, изменение угла ориентации разрывов при прочих равных условиях оказывает влияние на характер разрушения. Так, при а — 4 5 ° последовательность разрушения следующая: сначала возникают трещины 1, вслед за этим или почти одновременно с этим возникают трещины 2, а когда трещины 1 достигают длины /1, близкой к H , они начинают закрываться. Затем возникает трещина 3. Рис. 4. Окончательные этапы разрушения барьерной зоны при углах ориентации: а - а = 45°; б - а = 30° и и I 1 11 I 111 П 1 п м а t f t t 1 t f 1 t I t t 11 t r t t t 11