【正文】 度。②應力腐蝕問題:指在環(huán)境介質(腐蝕介質和某些非腐蝕介質〉和拉應力共同作用下材料的斷裂問題，③疲勞裂紋擴展問題:疲勞是在交變載荷作用下材料中裂紋形成和擴展的過程，斷裂力學主要用于研究疲勞裂紋的擴展問題。另外，為了工程方面的需要，還研究含裂紋的結構在什么條件下破壞。彈塑性斷裂力學雖取得一定進展，但其理論迄今仍不成熟，彈塑性裂紋體的擴展規(guī)律還有待進一步研究。彈塑性斷裂力學是應用彈性力學、塑性力學研究物體裂紋擴展規(guī)律和斷裂準則，適用于裂紋尖端附近有較大范圍塑性區(qū)的情況。線彈性斷裂力學可用來解決材料的平面應變斷裂問題，適用于大型構件(如發(fā)電機轉子，較大的接頭，車軸等)和脆性材料的斷裂分析。由于研究的觀點和出發(fā)點不同，斷裂力學分為微觀斷裂力學和宏觀斷裂力學。對于韌性材料，短裂紋平面應力斷裂問題，特別是裂紋體內出現大范圍屈服和全面屈服情況可采用此法。Irwin的另一貢獻是，他還指出，能量方法相當于應力強度方法。同時把G定義為“能量釋放率”或“裂紋驅動力”，即裂紋擴展過程中增加單位長度時系統(tǒng)所提供的能量，或裂紋擴展單位面積系統(tǒng)能量的下降率。其中，是裂紋擴展的臨界應力；a為裂紋半長度。 斷裂與損傷力學的發(fā)展過程以及要解決的問題 斷裂力學的發(fā)展簡史及要解決的問題斷裂力學理論最早是在1920年提出。1. 斷裂與損傷力學的發(fā)展過程以及要解決的問題。當時Griffith為了研究玻璃、陶瓷等脆性材料的實際強度比理論強度低的原因，提出了在固體材料中或在材料的運行過程中存在或產生裂紋的設想，其內容是：結構體系內裂紋擴展，體系內總能量降低，降低的能量用于裂紋增加新自由表面的表面能，裂紋擴展的臨界條件是裂紋擴展力(即應變能釋放率)等于擴展阻力(裂紋擴展，要增加自由表面能而引起的阻力)。他成功的解釋了玻璃等脆性材料的開裂現象但是應用于金屬材料時卻并不成功。1949年Orowam E在分析了金屬構件的斷裂現象后對Griffith的公式提出了修正，他認為產生裂紋所釋放的應變能不僅能轉化為表面能，也應轉化為裂紋前沿的塑性應變功，而且由于塑性應變功比表面能大得多以至于可以不考慮表面能的影響，其提出的公式為常數該公式雖然有所進步，但仍未超出經典的Griffith公式范圍，而且同表面能一樣，應變功U是難以測量的，因而該公式仍難以應用在工程中。1963年韋爾斯(Wells)發(fā)表有關裂紋張開位移(COD)的著名著作，提出以裂紋張開位移作為斷裂參量判別裂紋失穩(wěn)擴展的一個近似工程方法。1968年賴斯(Rice)提出圍繞含裂紋體裂紋尖端的一個與路徑無關的回路積分，定義為二維含裂紋體的J積分。微觀斷裂力學是研究原子位錯等晶體尺度內的斷裂過程，宏觀斷裂力學是在不涉及材料內部斷裂機理的條件下，通過連續(xù)介質力學分析和試樣的實驗作出斷裂強度的估算與控制。線彈性斷裂力學還主要用于宇航工業(yè)，因為在宇航工業(yè)里減輕重量是非常重要的，所以必須采用高強度低韌性的金屬材料。由于直接求裂紋尖端附近塑性區(qū)斷裂問題的解析解十分困難，目前多采用J積分法，COD法，R曲線法等近似或實驗方法進行分析。目前主要的研究內容有：裂紋的起裂條件。在一定荷載下，可允許結構含有多大裂紋。④非金屬材料的斷裂問題。(2)在什么條件下裂紋會發(fā)生失穩(wěn)擴展，如何確定相應于這種擴展的臨界載荷或臨界裂紋尺寸；(3)在結構工作壽命開始時，允許存在多大的原始缺陷(以此建立起可靠、合理的探傷標準)(4)確定檢修期(每隔多長時間，應對結構進行一次裂紋檢查)(5)在什么條件下裂紋的失穩(wěn)擴展能被止住。他們?yōu)閾p傷力學的建立和發(fā)展做了開創(chuàng)性的工作。1971年勒梅特將損傷概念用于低周疲勞研究，1974年英國學者勒基(Leckie)和瑞典學者赫爾特(Hult)在蠕變的研究中將損傷理論的研究向前推進了一步。各國學者相繼的研究成果，對損傷理論的形成和發(fā)展都做出了有益的貢獻。從物理上講，細觀損傷的成核與擴展不僅導致材料體積發(fā)生膨脹，也導致局域應力應變場發(fā)生突變。為使模型簡化Mcclintock假設初始半徑為γ的孔洞以等間距ι平行排列，孔洞之間不存在交互作用。由于Mcclintock模型沒有考慮孔洞間的交互影響，因此給出的上述理論分析結果比Edelson和Bald win的實驗結果高得多。模型的一個突出特點在于摒棄了無限大基體的概念而將有限尺度的孔洞嵌套在有限尺度的基體中。至于損傷力學的發(fā)展趨勢，當前已現端倪：一方面在工程應用的基礎上，進一步發(fā)展合用的損傷了理論，其中以基于細觀的考慮結構參數模型的損傷理論和隨機損傷理論較為有吸引力；發(fā)展宏觀細觀微觀多層次嵌套連接的損傷理論已經是大勢所趨；到目前為止，我們所研究的損傷都是不可逆的。隨著世界科學技術的進步和我國國民經濟的發(fā)展，損傷理論的研究和應用正在得到進一步的發(fā)展?？梢灶A料，這門新的力學分支具有強大的生命力，并將得到進一步的發(fā)展。已有的一些工作表明：無論是對于蠕變、塑性、脆性，還是對于疲勞計算及損傷的裂紋性質都顯著有別于經典斷裂力學中的理想情形。在循環(huán)載荷下，定點的塑性變形可能在最高的應力位置發(fā)生。大體上，已經被觀察到疲勞的過程包括下列階段：（1）裂紋成核，(2)短裂紋擴展，(3)長裂紋擴展，和（4）最終斷裂。一經成核作用發(fā)生，而且循環(huán)載荷持續(xù)作用，裂紋容易沿著最大剪切應力的平面和經過顆粒交界生長。階段1裂紋成核作用和生長通常被考慮在當地的最大剪切應力平面上是橫跨一有限長度的一些顆粒的級的初次的短裂痕擴散。這是因為階段2裂紋的尖端塑性物質帶比物質的顯微組織大許多。這個裂紋尺寸范圍典型地在大約 毫米。一經一個裂紋已經造形或者完全失效已經發(fā)生，可以檢驗疲勞破損的表面。裂紋成核作用位置是貝殼的中心，而且裂紋似乎從成核作用位置向外擴展，通常以放射的方式。在圖 被顯示的擦痕和樹的橫斷面上年輪顯得相似。這一個邊緣的尺寸取決于荷載，材料和其他的條件。由于裂紋尖端附近應力場存在奇異性，以致直接用常規(guī)數值方法分析斷裂力學問題的效果往往較差，因此需要結合斷裂力學的特點發(fā)展更有效的方法。直接法是指由有限元法計算輸出的應力或位移求K值。在線彈性斷裂力學范疇內，裂紋尖端奇異性的強度是由唯一參量應力強度因子K表征。它的基本思路是選擇以級數展開形式的函數作為滿足雙調和方程和裂紋表面邊界條件的應力函數，通過邊界條件來確定有限項級數中的待定系數。此外，邊界配置法解的收斂性還沒有得到嚴格的證明。它以定義在邊界上的邊界積分方程為控制方程，通過對邊界分元插值離散，化為代數方程組求解。由于邊界元法所利用的微分算子基本解能自動滿足無限遠處的條件，因而邊界元法特別便于處理無限域以及半無限域問題。由此可見，邊界元法的關鍵在第(1)步，即如何實現由微分方程邊值問題轉化為邊界積分方程問題，而后面幾步則是對導出的邊界積分方程的數值解法及后續(xù)計算工作。由于多孔材料塑性具有可壓縮性，可采用表征塑性可壓縮性的新的材料參數，如Poisson比。它們質輕、硬度高、強度高，適宜在中溫下工作，具有應用前景，有可能成為一