材料的力學(xué)行為及性能(編輯修改稿)
2024-08-30 05:06 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 的都是I型或II型或III型所組合的復(fù)合型裂紋）二、Griffith能量釋放理論（應(yīng)考慮初始能量）一含單邊穿透裂紋的厚度為B的試板，受拉力P的作用，在其裂紋前緣單位厚度上有一作用力GI，驅(qū)使裂紋前緣向前運動（裂紋擴展），稱為裂紋擴展驅(qū)動力，同時，材料有抵抗裂紋擴展的能力，稱為裂紋擴展阻力R，只有當(dāng)GI≥R時，裂紋才能向前擴展。設(shè)裂紋在GI的作用下擴展的一小段da，裂紋擴展力所做的功為：GIda。若此過程中外力對裂紋體所做功為W，其中一部分消耗于裂紋擴展，一部分儲存于裂紋體，提高了系統(tǒng)的彈性應(yīng)變能（dUe），存在：；（能量釋放率）恒位移恒載荷依據(jù)恒位移和恒載荷假設(shè)，可以得到：此處需要解釋一下什么是Griffith裂紋即裂紋擴展所需之功，要依靠裂紋體內(nèi)彈性應(yīng)變能的釋放來補償。因此，GI也稱為裂紋擴展能量釋放率。根據(jù)彈性理論，在均勻拉伸的試板中開出一個長度為2a的裂紋（Griffith裂紋），（恒位移條件下）其單位厚度釋放的彈性應(yīng)變能為：則對于Griffith裂紋：當(dāng)GI達(dá)到怎樣的數(shù)值時，裂紋就開始啟裂擴展呢？因GI代表了裂紋擴展單位面積所釋放的能量的概念，因此，對于脆性材料，裂紋形成新表面只需要提供表面能：；s則：臨界應(yīng)力；臨界裂紋半長，其中，σc即為含裂紋板材的實際斷裂強度。從物理本質(zhì)上講，裂紋要擴展，原因在于裂紋尖端的局部應(yīng)力達(dá)到了材料的理論斷裂強度，即：則實際斷裂強度：若：ρ≈a0，則，接近于Griffith計算結(jié)果。由于實際工程材料在裂紋尖端處會發(fā)生塑性變形，消耗能量，往往比表面能大幾個數(shù)量級，因此，實際斷裂強度修正為：格里菲斯奧羅萬歐文稱為Grif
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