第七章細(xì)觀損傷力學(xué)課件

第七章細(xì)觀損傷力學(xué)第一節(jié)細(xì)觀損傷力學(xué)的基本概念第二節(jié)微裂紋損傷第三節(jié)微孔洞損傷第七章細(xì)觀損傷力學(xué)1第一節(jié)細(xì)觀損傷力學(xué)的基本概念在損傷力學(xué)中,除連續(xù)損傷力學(xué)方法外,還有種同樣重要的方法,即細(xì)觀損傷力學(xué)方法1)連續(xù)損傷力學(xué)連續(xù)損傷力學(xué),又稱唯象損傷力學(xué),它不問損傷的物理背景和材料內(nèi)部的細(xì)觀結(jié)構(gòu)變化,只是從宏觀的唯象角度出發(fā),引入標(biāo)量、矢量或張量形式的損傷變量,通過連續(xù)介質(zhì)力學(xué)、熱力學(xué)等方法構(gòu)造材料的損傷本構(gòu)關(guān)系和演化方程,使理論預(yù)測與實(shí)驗(yàn)結(jié)果(如承載能力、壽命、剛度等)相符這種方法主要在歐洲如法國、英國、前蘇聯(lián)瑞典等發(fā)展起來;多用于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與壽命的分析。第一節(jié)細(xì)觀損傷力學(xué)的基本概念22)細(xì)觀損傷力學(xué)的概念細(xì)觀損傷力學(xué),是從材料的細(xì)觀結(jié)構(gòu)出發(fā),對不同的細(xì)觀損傷機(jī)制加以區(qū)分,通過對細(xì)觀結(jié)構(gòu)變化的物理與力學(xué)過程的研究來了解材料的破壞,并通過體積平均化的方法從細(xì)觀分析結(jié)果導(dǎo)出材料的宏觀性質(zhì)細(xì)觀損傷力學(xué)主要是從美國發(fā)展起來;常與材料的力學(xué)行為和變形過程相聯(lián)系。起初,連續(xù)損傷力學(xué)和細(xì)觀損傷力學(xué)是相互獨(dú)立發(fā)展,直到80年代中后期,這兩個(gè)損傷力學(xué)分支才被力學(xué)家和材料學(xué)家在不同程度上加以認(rèn)可。實(shí)際上,這兩種理論在工程應(yīng)用、理論分析等方面可相互補(bǔ)充。2)細(xì)觀損傷力學(xué)的概念33)細(xì)觀損傷力學(xué)的研究尺度細(xì)觀損傷力學(xué)研究的尺度范圍介于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)和微觀力學(xué)之間。連續(xù)介質(zhì)力學(xué)分析的是宏觀試件、結(jié)構(gòu)和裂紋等的性質(zhì);微觀力學(xué)是用固體物理學(xué)的手段研究微空穴位錯(cuò)、原子結(jié)合力等的行為。而細(xì)觀損傷力學(xué)則是采用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)和材料科學(xué)的一些方法,對上述兩種尺度之間細(xì)觀結(jié)構(gòu)如微孔洞、微裂紋、晶界等進(jìn)行力學(xué)描述。因此,細(xì)觀損傷力學(xué)一方面忽略了損傷的過于復(fù)雜的微觀物理過程,避免了統(tǒng)計(jì)學(xué)浩繁的計(jì)算,另方向又包含了不同材料細(xì)觀損傷的幾何和物理特征,為損傷變量和損傷演化方程提供了較明晰的物理背景。3)細(xì)觀損傷力學(xué)的研究尺度44)細(xì)觀損傷力學(xué)與連續(xù)損傷力學(xué)的區(qū)別在細(xì)觀力學(xué)方法中必須采用一種平均化方法,以把細(xì)觀結(jié)構(gòu)損傷機(jī)制研究的結(jié)果反映到材料的宏觀力學(xué)行為的描述中去。比較典型的方法有(1)不考慮微缺陷間相互作用的非相互作用方法(亦稱為Taylor方法);(2)考慮微缺陷間弱相互作用的自洽方法、微分方法、Mori-Tanaka方法、廣義自洽方法、HashinShtrikman界限方法;(3)考慮微缺陷間強(qiáng)相互作用的統(tǒng)計(jì)細(xì)觀力學(xué)方法4)細(xì)觀損傷力學(xué)與連續(xù)損傷力學(xué)的區(qū)別5第七章細(xì)觀損傷力學(xué)課件6第七章細(xì)觀損傷力學(xué)課件7第七章細(xì)觀損傷力學(xué)課件8第七章細(xì)觀損傷力學(xué)課件9第七章細(xì)觀損傷力學(xué)課件10第七章細(xì)觀損傷力學(xué)課件11第七章細(xì)觀損傷力學(xué)課件12第七章細(xì)觀損傷力學(xué)課件13第七章細(xì)觀損傷力學(xué)課件