應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子和平面應(yīng)變斷裂韌性.ppt

結(jié)構(gòu)件不可避免的存在宏觀裂紋 結(jié)構(gòu)件在低應(yīng)力下脆性破壞正是由微裂紋導(dǎo)致的 P47 2 4應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子和平面應(yīng)變斷裂韌性 I型 II型 III型 c Kc K為與材料 試件尺寸 形狀及受力狀態(tài)等有關(guān)的系數(shù) 當(dāng) c或K cc1 2時(shí) 材料立即斷裂 裂紋長(zhǎng)度與斷裂應(yīng)力的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)總結(jié) 裂紋尖端附近應(yīng)力與各個(gè)參數(shù)的關(guān)系 強(qiáng)調(diào)的是數(shù)值關(guān)系 試樣未必?cái)嗔?2 4 2裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)分析 ij K1 2 r 1 2fij P49 其中 K1為與外加應(yīng)力 裂紋長(zhǎng)度c 裂紋種類和受力狀態(tài)有關(guān)的系數(shù) 稱為應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子 其下標(biāo)表示是I型擴(kuò)展類型 單位是Pa m1 2 在r C處 即為裂紋尖端處的一點(diǎn) 0 得 yy K1 2 r 1 2此時(shí) 使裂紋擴(kuò)展的主要?jiǎng)恿κ?yy 由 yy K1 2 r 1 2 A yy A 2 c 1 2 見2 3節(jié) 可得K1 Y c1 2K1是反映裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度的強(qiáng)度因子 Y為幾何形狀因子 和裂紋型式 試件幾何形狀有關(guān) 求K1的關(guān)鍵在于求Y 2 4 3應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子及幾何形狀因子 臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子K1C 平面應(yīng)變斷裂韌性 當(dāng)K1隨著外應(yīng)力增大到某一臨界值 裂紋尖端處的局部應(yīng)力不斷增大到足以使原子鍵分離的應(yīng)力 f 此時(shí) 裂紋快速擴(kuò)展并導(dǎo)致試樣斷裂 因此 需要滿足K1 Y c1 2 K1c 2 4 4臨界應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子及斷裂韌性 經(jīng)典強(qiáng)度理論與斷裂力學(xué)強(qiáng)度理論的比較經(jīng)典強(qiáng)度理論斷裂強(qiáng)度理論斷裂準(zhǔn)則 f nK1 c K1c 有一構(gòu)件 實(shí)際使用應(yīng)力為1 30GPa 有下列兩種鋼供選 甲鋼 f 1 95GPa K1c 45MPa m1 2乙鋼 f 1 56GPa K1c 75MPa m1 2傳統(tǒng)設(shè)計(jì) 甲鋼的安全系數(shù) 1 5 乙鋼的安全系數(shù)1 2斷裂力學(xué)觀點(diǎn) 設(shè)最大裂紋尺寸為1mm 計(jì)算得