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1、第八章 斷裂力學(xué)基礎(chǔ),8.1 概述 1斷裂（fracture）：宏觀裂紋(micro-cracks)擴(kuò)展構(gòu)件破斷的過(guò)程 2分類：韌性斷裂(tenacity fracture)、脆性斷裂(brittle fracture) 3危害：過(guò)載斷裂(over-load fracture) 疲勞斷裂(fatigue fracture)（低于設(shè)計(jì)載荷, 85% cases) 4斷裂力學(xué)(fracture mechanics)：固體力學(xué)的一個(gè)分支。 材料從受載開(kāi)始到斷裂： 微裂紋的形成擴(kuò)展宏觀裂紋產(chǎn)生損傷力學(xué)(damage mechanics) 宏觀裂紋擴(kuò)展構(gòu)件破壞斷裂力學(xué) 分為線彈性
2、斷裂力學(xué)和彈塑性斷裂力學(xué)。Griffith脆斷理論（成熟），韌性斷裂、韌性材料損傷力學(xué)正在發(fā)展。,第八章 斷裂力學(xué)基礎(chǔ),8.2 裂紋擴(kuò)展(propagation of cracks) 的基本類型 型（張開(kāi)型）: 正應(yīng)力作用，裂紋擴(kuò)展方向垂直于應(yīng)力 型（滑開(kāi)型）：剪應(yīng)力作用，裂紋擴(kuò)展方向平行于應(yīng)力 型（撕開(kāi)型）：剪應(yīng)力作用，裂紋線與應(yīng)力方向一致 復(fù)合型（疊加原理求解）,第八章 斷裂力學(xué)基礎(chǔ),8.3 裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng) 型裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng) 其中 （通過(guò)Westerguard 應(yīng)力函數(shù)求解） 同樣可以求得其他兩種裂紋尖端的應(yīng)力場(chǎng)（略）。 一般地，裂紋尖端的應(yīng)力場(chǎng)可表示為： （有彈
3、性區(qū)和塑性區(qū)） (p=,,),,,,第八章 斷裂力學(xué)基礎(chǔ),8.4 應(yīng)力強(qiáng)度因子(stress intensity factors) 應(yīng)力強(qiáng)度因子 與坐標(biāo)無(wú)關(guān)，是表征裂紋尖端附近應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度的參量； 與裂紋形狀、尺寸、方向有關(guān) 與載荷的大小及作用方式有關(guān) 與材料參數(shù)相關(guān) 物理意義：在斷裂力學(xué)分析中人為引進(jìn)的，反映裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度的 力學(xué)參量。 作用：對(duì)裂紋尖端的應(yīng)力、位移場(chǎng)的求解求 量綱：Ki 力長(zhǎng)度-3/2 （注意：與應(yīng)力集中系數(shù)是兩個(gè)不同的概念）,,,第八章 斷裂力學(xué)基礎(chǔ),8.5 斷裂準(zhǔn)則(fractu
4、re criterion) 斷裂韌度，表征材料抵抗裂紋擴(kuò)展的抗力，由實(shí)驗(yàn)確定（平面應(yīng)力型，平面應(yīng)變型）。 當(dāng)試樣厚度較小時(shí)，裂紋尖端處 于平面應(yīng)力狀態(tài)，相對(duì)塑性區(qū)較 大，裂紋擴(kuò)展耗能高Kic高； 當(dāng)試樣厚度較大時(shí)，裂紋尖端處 于平面應(yīng)變狀態(tài)，相對(duì)塑性區(qū)較 小，裂紋擴(kuò)展耗能低Kic低Kc (平面應(yīng)變斷裂韌度)。,,,第八章 斷裂力學(xué)基礎(chǔ),8.6 KIC平面應(yīng)變斷裂韌度(fracture toughness) KI = KIC（型裂紋斷裂準(zhǔn)則） KIC為材料常數(shù)，應(yīng)與試樣幾何尺寸無(wú)關(guān)。但在測(cè)試時(shí)，應(yīng)盡量增大試樣厚度以保證裂紋尖端處于平面應(yīng)變狀態(tài)。 a裂紋長(zhǎng)度（預(yù)制）,（w-a）韌帶尺寸 采用三點(diǎn)彎曲（圖8-3）或緊湊拉伸（圖8-4）試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試。,,,
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