斷裂力學(xué)講義演示文稿

斷裂力學(xué)講義演示文稿1當(dāng)前第1頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)斷裂力學(xué)講義2當(dāng)前第2頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)裂紋的斷裂準(zhǔn)則:帶裂紋的構(gòu)件發(fā)生斷裂的臨界條件.§3.1單一型裂紋的斷裂準(zhǔn)則一.阻力曲線法

以平面應(yīng)力為例說明1.裂紋擴(kuò)展的推動(dòng)力與試件的類型有關(guān)當(dāng)前第3頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)2.裂紋擴(kuò)展阻力裂紋擴(kuò)展單位長(zhǎng)度所需要消耗的能量.裂紋擴(kuò)展測(cè)定計(jì)算阻力曲線3.臨界條件只有點(diǎn)是失穩(wěn)的擴(kuò)展條件當(dāng)前第4頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)二.能量判據(jù)三.應(yīng)力強(qiáng)度因子判據(jù)當(dāng)前第5頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)§3.2最大周向正應(yīng)力理論一.復(fù)合型裂紋斷裂判據(jù)需要解決的問題裂紋沿什么方向擴(kuò)展確定開裂角;裂紋在什么條件下開始擴(kuò)展確定臨界條件二.最大周向正應(yīng)力判據(jù)1.假定:裂紋初始擴(kuò)展沿著周向正應(yīng)力為最大的方向.

當(dāng)這個(gè)方向上的周向正應(yīng)力的最大值達(dá)到臨界時(shí),裂紋開始擴(kuò)展.

當(dāng)前第6頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)2.舉例:Ⅰ、Ⅱ型復(fù)合裂紋因,各項(xiàng)均趨于無(wú)窮大取圓周上各點(diǎn)的當(dāng)前第7頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)無(wú)實(shí)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(dāng)前第8頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)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(dāng)前第9頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)給定確定臨界應(yīng)力當(dāng)前第10頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)§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(shè):裂紋沿產(chǎn)生最大能量釋放率的方向擴(kuò)展.當(dāng)在上述確定的方向上,能量釋放率達(dá)到臨界值時(shí),裂紋開始擴(kuò)展.紐斯曼(Nuismer)利用連續(xù)性假設(shè)研究了能量釋放率與最大周向正應(yīng)力之間的關(guān)系.假設(shè):沿方向產(chǎn)生支裂紋,平面應(yīng)變下,裂紋沿本身平面擴(kuò)展時(shí)的能量釋放率為當(dāng)前第11頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)(沿裂紋方向擴(kuò)展)支裂紋的能量釋放率為:令假設(shè)支裂紋尖端的應(yīng)力場(chǎng)趨近于擴(kuò)展開始的原有裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng).

當(dāng)前第12頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)支裂紋沿方向開始從原有裂紋擴(kuò)展時(shí)的能量釋放率當(dāng)前第13頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)根不是解起始裂紋方向取于周向應(yīng)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(dāng)當(dāng)前第14頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)周向應(yīng)力絕對(duì)值最大的方向是能量釋放率最大的方向臨界條件(平面應(yīng)變)當(dāng)前第15頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)§3.4應(yīng)變能密度理論判據(jù),薛昌明提出的基于局部應(yīng)變能密度場(chǎng)斷裂概念的復(fù)合型判據(jù).一.應(yīng)變能密度因子平面應(yīng)變:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型復(fù)合型裂紋尖端附近的應(yīng)力場(chǎng),利用疊加原理當(dāng)前第16頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)彈性條件下:微元體儲(chǔ)存的應(yīng)變能為應(yīng)變能密度當(dāng)前第17頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)應(yīng)變能密度因子—表示裂紋尖端附近應(yīng)力場(chǎng)密度切的強(qiáng)弱程度當(dāng)前第18頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)二.應(yīng)變能密度因子判據(jù)假定:裂紋沿應(yīng)變能密度因子最小方向(勢(shì)能密度最大)開始擴(kuò)展.應(yīng)變能密度因子達(dá)到臨界值時(shí),裂紋開始擴(kuò)展.

Ⅰ型裂紋

當(dāng)前第19頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)應(yīng)力強(qiáng)度因子理論：

材料常數(shù)Ⅱ型裂紋當(dāng)前第20頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)平面應(yīng)變：Ⅲ型裂紋當(dāng)前第21頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)§3.5平面應(yīng)變斷裂韌度測(cè)定平面應(yīng)變斷裂韌度：彈性介質(zhì)中，具有Ⅰ型裂紋的構(gòu)件抵抗裂紋擴(kuò)展的能力，或者說線彈性介質(zhì)中，Ⅰ型裂紋前端附件應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)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(biāo)，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(dāng)前第22頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)二.試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：金屬材料平面應(yīng)變斷裂韌度標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法（美國(guó)材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)）

:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)1.試件a.三點(diǎn)彎曲試件當(dāng)前第23頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)b.緊湊拉伸試件美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中的標(biāo)準(zhǔn)試件c．四點(diǎn)彎曲試件拱形三點(diǎn)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(dāng)前第24頁(yè)\共有25頁(yè)\編于星期三\1點(diǎn)2.測(cè)試原理載荷裂紋張開位移3.測(cè)試方法