重组竹是一种以竹束为构成单元,通过疏解浸胶、定向组胚、压制而成的新型工程竹复合材料。然而重组竹在复杂生产过程中,竹束直径尺寸大小不一、酚醛胶分布的非均匀性以及纤维不完全定向铺排等因素导致重组竹内部不可避免地出现沿顺纹方向的细微裂缝。当重组竹用于受力构件时,裂纹尖端应力集中可能会导致裂纹扩展,直至构件断裂破坏。裂隙的存在,降低了重组竹的宏观强度,当其用于建筑结构时存在工程隐患。重组竹构件在工程应用时,体内裂纹一般以复合型裂纹的形式出现,应力状态复杂。单一的I/II型裂纹是研究复合型裂纹的基础。为了防止断裂失效的发生,有必要对复合材料的纯I型和纯II型裂纹的启裂和扩展规律进行研究,该工作对工程设计和应用指导具有重要的意义。除解析法和试验法是研究断裂问题的重要方法,数值模拟方法也是研究裂纹扩展问题的有效手段。随着仿真模拟技术的不断发展,有限元软件在断裂问题方面的应用更加广泛。本文以ABAQUS有限元软件为平台,运用内聚力模型(CZM)和扩展有限元方法(XFEM)分别模拟了重组竹双悬臂梁I型断裂和端部缺口II型断裂,得到以下结论:(1)重组竹三维双悬臂梁(DCB)、端部缺口弯曲(ENF)模型采用基于牵引分离法则的内聚行为描述裂纹的启裂和扩展,能够得到裂纹扩展全过程的可视结果。与此同时,对重要的网格尺寸以及损伤稳定系数进行了参数化分析,得到合适的网格尺寸和损伤稳定系数,使得模拟结果具有可靠性。(2)DCB和ENF试件的裂纹动态扩展呈现不同的裂纹面的前缘形状,分析结果表明该差异是合理存在的。对模拟的可视裂纹面分别估算I、II型模式下FPZ的长度,估算结果和理论结果相一致,证明XFEM结合CZM模拟重组竹断裂的方法是可行有效的。(3)关于尺寸效应的研究,本文对不同尺寸(厚度,初始裂纹长度)的重组竹DCB、ENF试件进行裂纹扩展数值模拟,通过后处理得到外荷载-裂纹张开口位移曲线(P-δ曲线),并对比模拟曲线和试验曲线,考虑峰值荷载存在差异的合理性。结果表明,模拟结果中荷载位移曲线的弹性阶段、增韧阶段以及软化阶段均符合试验结果。再进一步使用修正梁理论法处理荷载-位移曲线,得到裂纹扩展阻力曲线(R曲线),对比R曲线再次验证了该数值方法的有效性,为工程实际应用提供参考,并依此进行重组竹断裂韧度的尺寸效应分析。(4)综合考虑I、II型模拟结果,对比不同厚度和不同初始裂纹长度条件下的重组竹断裂能量释放率,分析了厚度和初始裂纹长度2种尺寸参数对重组竹断裂韧性的影响。结果表明,薄试件具有较大的断裂韧度,随着厚度增大,构件由平面应力状态转为平面应变状态,重组竹的能量释放率趋于一个恒定的较低值。其中,厚度小于40mm时,平面应力的占比较大,FPZ的尺寸对断裂韧度的测定有影响;厚度大于40 mm的试件,其两侧边界的约束较小,试件整体处于平面应变状态,在该厚度范围内对重组竹断裂韧度的测定准确度较高。对于处于平面应变下的试件,其初始裂纹长度对断裂韧度的模拟结果影响较小。对于尺寸相同的DCB和ENF的断裂韧度而言,II型断裂韧度大于I型断裂韧度。