斷裂力學講義演示文稿

斷裂力學講義演示文稿1當前第1頁\共有25頁\編于星期三\1點斷裂力學講義2當前第2頁\共有25頁\編于星期三\1點裂紋的斷裂準則:帶裂紋的構件發(fā)生斷裂的臨界條件.§3.1單一型裂紋的斷裂準則一.阻力曲線法

以平面應力為例說明1.裂紋擴展的推動力與試件的類型有關當前第3頁\共有25頁\編于星期三\1點2.裂紋擴展阻力裂紋擴展單位長度所需要消耗的能量.裂紋擴展測定計算阻力曲線3.臨界條件只有點是失穩(wěn)的擴展條件當前第4頁\共有25頁\編于星期三\1點二.能量判據(jù)三.應力強度因子判據(jù)當前第5頁\共有25頁\編于星期三\1點§3.2最大周向正應力理論一.復合型裂紋斷裂判據(jù)需要解決的問題裂紋沿什么方向擴展確定開裂角;裂紋在什么條件下開始擴展確定臨界條件二.最大周向正應力判據(jù)1.假定:裂紋初始擴展沿著周向正應力為最大的方向.

當這個方向上的周向正應力的最大值達到臨界時,裂紋開始擴展.

當前第6頁\共有25頁\編于星期三\1點2.舉例:Ⅰ、Ⅱ型復合裂紋因,各項均趨于無窮大取圓周上各點的當前第7頁\共有25頁\編于星期三\1點無實際意義開裂條件::由Ⅰ型裂紋的斷裂韌性來確定.臨界失穩(wěn)條件當前第8頁\共有25頁\編于星期三\1點3.幾種特殊情況a.Ⅰ型,b.Ⅱ型,c.中心斜裂紋的單向拉伸沿裂紋面:垂直裂紋面:當前第9頁\共有25頁\編于星期三\1點給定確定臨界應力當前第10頁\共有25頁\編于星期三\1點§3.3能量釋放率理論判據(jù),由帕立.尼斯威米(K.Palaniswamy)提出.假設:裂紋沿產生最大能量釋放率的方向擴展.當在上述確定的方向上,能量釋放率達到臨界值時,裂紋開始擴展.紐斯曼(Nuismer)利用連續(xù)性假設研究了能量釋放率與最大周向正應力之間的關系.假設:沿方向產生支裂紋,平面應變下,裂紋沿本身平面擴展時的能量釋放率為當前第11頁\共有25頁\編于星期三\1點(沿裂紋方向擴展)支裂紋的能量釋放率為:令假設支裂紋尖端的應力場趨近于擴展開始的原有裂紋尖端應力場.

當前第12頁\共有25頁\編于星期三\1點支裂紋沿方向開始從原有裂紋擴展時的能量釋放率當前第13頁\共有25頁\編于星期三\1點根不是解起始裂紋方向取于周向應力取平穩(wěn)值的方向與能量釋放率取平穩(wěn)值的方向又當當前第14頁\共有25頁\編于星期三\1點周向應力絕對值最大的方向是能量釋放率最大的方向臨界條件(平面應變)當前第15頁\共有25頁\編于星期三\1點§3.4應變能密度理論判據(jù),薛昌明提出的基于局部應變能密度場斷裂概念的復合型判據(jù).一.應變能密度因子平面應變:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型復合型裂紋尖端附近的應力場,利用疊加原理當前第16頁\共有25頁\編于星期三\1點彈性條件下:微元體儲存的應變能為應變能密度當前第17頁\共有25頁\編于星期三\1點應變能密度因子—表示裂紋尖端附近應力場密度切的強弱程度當前第18頁\共有25頁\編于星期三\1點二.應變能密度因子判據(jù)假定:裂紋沿應變能密度因子最小方向(勢能密度最大)開始擴展.應變能密度因子達到臨界值時,裂紋開始擴展.

Ⅰ型裂紋

當前第19頁\共有25頁\編于星期三\1點應力強度因子理論：

材料常數(shù)Ⅱ型裂紋當前第20頁\共有25頁\編于星期三\1點平面應變：Ⅲ型裂紋當前第21頁\共有25頁\編于星期三\1點§3.5平面應變斷裂韌度測定平面應變斷裂韌度：彈性介質中，具有Ⅰ型裂紋的構件抵抗裂紋擴展的能力，或者說線彈性介質中，Ⅰ型裂紋前端附件應力場強度因子的臨界值.是中的最小值且趨于常值.是材料固有性能指標，是材料常數(shù).只適用于線彈性，材料必須在小范圍屈服下失穩(wěn).一.定義當前第22頁\共有25頁\編于星期三\1點二.試驗標準：金屬材料平面應變斷裂韌度標準測試方法（美國材料試驗協(xié)會）

:中國標準1.試件a.三點彎曲試件當前第23頁\共有25頁\編于星期三\1點b.緊湊拉伸試件美國標準中的標準試件c．四點彎曲試件拱形三點彎曲試件單邊切口拉伸試件中心切口拉伸試件圓周切口桿狀拉伸當前第24頁\共有25頁\編于星期三\1點2.測試原理載荷裂紋張開位移3.測試方法