線彈性斷裂力學(xué)ppt課件(存儲(chǔ)版)
【正文】 )4(arr K ?? )5(Irwin 應(yīng)力強(qiáng)度因子理論 鑒于裂紋尖端應(yīng)力場的上述特點(diǎn)，尤其應(yīng)力強(qiáng)度因子的特點(diǎn)：即它是一與外載和裂紋幾何尺寸相關(guān)的量，是裂紋尖端應(yīng)力場幅值大小的度量，人們很自然地可以把 應(yīng)力強(qiáng)度因子 作為含裂紋材料或結(jié)構(gòu)的破壞的 力學(xué)參量 來建立破壞準(zhǔn)則： 其中 KIc 稱為材料的 斷裂韌性 ， 是材料常數(shù) ， 是材料抵抗斷裂的抗力 ， 可以通過實(shí)驗(yàn)來確定 。 arr K ??arr Kp ???)1()2(Irwin 小范圍屈服理論 ?可以得到塑性區(qū)尺寸 rp 為 ： 對(duì)平面應(yīng)力情況 對(duì)平面應(yīng)變情況 ?在裂紋延長線上塑性區(qū)尺寸 ro為 ： 對(duì)平面應(yīng)力情況 對(duì)平面應(yīng)變情況 )2s i n31()2c o s(2 1 22 ???? ??sIpKr)]2s i n3)21[()2c o s(2 1 222 ????? ???sIpKr2)(21sIo Kr???22 )(2)21(sIo Kr?????)3()4()5()6(Irwin 小范圍屈服理論 Irwin 小范圍屈服理論 ?裂紋尖端附近材料的屈服必定引起 應(yīng)力再分布 ， 這便導(dǎo)致塑性區(qū)尺寸發(fā)生變化 ， 其結(jié)果為： 對(duì)平面應(yīng)力情況 對(duì)平面應(yīng)變情況 即裂紋尖端附近材料的屈服引起的應(yīng)力再分布使裂紋延長線上的塑性區(qū)尺寸擴(kuò)大了一倍 。對(duì)于 熱力學(xué)系統(tǒng) 又可表述為：作用于系統(tǒng)上 功 的增量 δW加上系統(tǒng)接受的 熱的增量 δQ等于系統(tǒng) 內(nèi)能 的增量 ΔE加上 動(dòng)能 的 增量 ΔK, 即 ? 若增量無限小且諸量可微，則可寫成率的形式 ： QWKE ???? ???QWKE ???? ???能量釋放率理論 把能量守恒定律 應(yīng)用于裂紋體： E 為儲(chǔ)存在介質(zhì)中的內(nèi)能； T 為動(dòng)能； Γ 為裂紋表面能； 為 外力功率； 傳熱率 。1 ?EEEec E a ??? 239。2?能量釋放率理論 ? 定義 它代表裂紋擴(kuò)展單位面積彈性系統(tǒng)釋放的能量為能量釋放率； ? 同時(shí)，定義 它表示裂紋擴(kuò)展單位面積所需要消耗的能量為裂紋擴(kuò)展阻力； ? 因此裂紋擴(kuò)展條件可表示為： 這就是著名的 Griffith 脆斷準(zhǔn)則（能量平衡準(zhǔn)則） AGc ????cGG ?)12()11(AG ????＝）（ 13能量釋放率理論 ? 事實(shí)上，在前面我們利用能量守恒定律來建立裂紋擴(kuò)展準(zhǔn)則時(shí)得到下列關(guān)系： 或 由于對(duì)于脆性材料斷裂準(zhǔn)則為： 同時(shí)注意到： 所以 ec Ea ??? 39。 ?引入小范圍屈服情況下的等效裂紋長度， ?由于 ?而塑性區(qū)長度 ro 又依賴于應(yīng)力強(qiáng)度因子 KI ， 所以，考慮小范圍屈服修正后的應(yīng)力強(qiáng)度因子需要迭代計(jì)算。 Irwin 研究了小范圍屈服的情況，指出在該情況下應(yīng)力強(qiáng)度因子 K 仍有意義。 ?裂紋尖端應(yīng)力場的幾點(diǎn)重要特點(diǎn) ： （
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