線彈性斷裂力學(xué)ppt課件(編輯修改稿)
2025-05-30 03:33 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 力場的表達式具有普遍性 ， 不同裂紋體幾何的影響通過應(yīng)力強度因子 KI 來反映 。 aK I ??? )3(Irwin 應(yīng)力強度因子理論 一般地， I 型裂紋應(yīng)力強度因子 KI 可以表達為 其中 Y(g) 稱為 幾何影響因子 。 (4) 裂紋尖端應(yīng)力場是漸進解，僅僅適合于裂紋尖端附近 . agYK ???? )( )4(arr K ?? )5(Irwin 應(yīng)力強度因子理論 鑒于裂紋尖端應(yīng)力場的上述特點，尤其應(yīng)力強度因子的特點：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 ， 可以通過實驗來確定 。 該破壞準(zhǔn)則稱為 應(yīng)力強度因子斷裂準(zhǔn)則 ，簡稱 K 準(zhǔn)則 . 在八十年代初期，美國 ASME 就將該準(zhǔn)則作為含裂紋材料或結(jié)構(gòu)的評定方法。 IcI KK ? )6(Irwin 應(yīng)力強度因子理論 鑒于 應(yīng)力強度因子 的重要性，在斷裂力學(xué)這門科學(xué)近半個世紀(jì)的快速發(fā)展中，應(yīng)力強度因子的分析計算一直是一個經(jīng)久不衰的研究課題，這可從這方面的專著（如二十世紀(jì)七十年代 Sih的專著 [3,4]和近期的專著如 [6,7,1517]）和專門的應(yīng)力強度因子手冊（如 [8]）可見一斑。從研究方法上，從解析的 Westergaard stress function [17]、 Muskhelishvili stress function [17] 到解析的或半解析的 Green Function [17]、 Singular Integral Equation [17]、 Conforming Mapping[17], 及數(shù)值方法如 Boundary Collocation Method[17]， Finite Element Method[17] (有限元法 )和Boundary Element Method[1517] (邊界元法 )。 Irwin 小范圍屈服理論 線彈性裂紋尖端場，其應(yīng)力場具有 r 1/2 的奇異性， 該奇異性的幅值大小可用 應(yīng)力強度因子 來表征。但從 物理學(xué) 的角度來看，真正奇異的應(yīng)力是不可能的，在裂紋尖端附近的材料必定發(fā)生屈服。 Irwin 研究了小范圍屈服的情況，指出在該情況下應(yīng)力強度因子 K 仍有意義。 Irwin 小范圍屈服理論 Irwin 小范圍屈服理論 前面已指出，裂紋尖端應(yīng)力場是 漸進解 ，僅僅適合于裂紋尖端附近： 小范圍屈服是指： ?塑性區(qū)形狀的估算： 作下列假定： （ 1）忽略裂紋尖端材料屈服后對塑性區(qū)外 K場的影響； （ 2）材料為理想塑性，且遵循 VonMises 屈服條件。 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 ： 對平面應(yīng)力情況 對平面應(yīng)變情況 ?在裂紋延長線上塑性區(qū)尺寸 ro為 ： 對平面應(yīng)力情況
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