斷裂韌性ppt課件-資料下載頁
2025-04-30 18:16本頁面
【正文】 作為斷裂判。 彈塑性條件下 CTOD的意義及表達(dá)式對(duì)大范圍屈服， KI與 GI已不適用，但 CTOD仍不失其使用價(jià)值。 J積分 J積分的意義和特性如圖所示 ,設(shè)有一單位厚度 (B=1)的 I型裂紋體 ,逆時(shí)針取一回路 Γ，其所包圍的體積內(nèi)應(yīng)變能密度為 ω,?；芈飞先我稽c(diǎn)作用應(yīng)力為 T。J積分的概念 ① 來源 由裂紋擴(kuò)展能量釋放率 GI延伸出來。 ② 推導(dǎo)過程 （ 1）有一單位厚度（ B=1）的 I型裂紋體； （ 2）逆時(shí)針取一回路 Γ， Γ上任一點(diǎn)的作用力為 T； （ 3）包圍體積內(nèi)的應(yīng)變能密度為 ω （ 4）彈性狀態(tài)下， Γ所包圍體積的系統(tǒng)勢(shì)能， U=UeW（彈性應(yīng)變能 Ue 和外力功 W之差） （ 5）裂紋尖端的 （ 6） ?；芈穬?nèi)的總應(yīng)變能為： dV=BdA=dxdy dUe=ωdV=ωdxdy ∴ （ 7） ?；芈吠饷鎸?duì)里面部分在任一點(diǎn)的作用應(yīng)力為 T?！?外側(cè)面積上作用力為 P=TdS (S為周界弧長(zhǎng) ) 設(shè)邊界 Γ上各點(diǎn)的位移為 u∴ 外力在該點(diǎn)上所做的功 dw=∴ 外圍邊界上外力作功為 （ 8）合并 （ 9）定義（ . 賴斯） JⅠ ——Ⅰ 型裂紋的能量線積分。（ 753） 在彈塑性條件下，如將應(yīng)變能密度 ω定義為彈塑性應(yīng)變能密度，也存在該式等號(hào)右端的能量線積分，稱為 J 積分。 JI為 I型裂紋的能量線積分。在線彈性條件下可以證明，在彈塑性小應(yīng)變條件下，也是成立的。還可證明，在小應(yīng)變條件下， J積分和路徑 Γ無關(guān)，即 J的守恒性。JI=GI=KI2/E, 或 JI=GI （ 754）（ 755） J積分也可用能量率的形式來表達(dá) ，即在彈塑性小應(yīng)變條件下，式 (754) 成立，這是用試驗(yàn)方法測(cè)定 JIC的理論根據(jù)。 724 J積分的形變功差率的意義 這便是 J積分的形變功差率意義，是 J積分的能量表達(dá)式，只要測(cè)出陰影面積 OABO和 Δa， 便可計(jì)算 JI值。(a) 載荷位移曲線(b)試樣 需要指出，塑性變形是不可逆的，因此求 J值必須單調(diào)加載 ，不能有 卸載 現(xiàn)象。但 裂紋擴(kuò)展 意味著有部分區(qū)域卸載 ，所以在彈塑性條件下，式（ 755）不能象 GI那樣理解為裂紋擴(kuò)展時(shí)系統(tǒng)勢(shì)能的釋放率，而應(yīng)理解為： 裂紋相差單位長(zhǎng)度的兩個(gè)等同試樣，加載到等同位移時(shí)，勢(shì)能差值與裂紋面積差值的比率，即所謂形變功差率 。 正因?yàn)檫@樣，通常 J積分不能處理裂紋的連續(xù)擴(kuò)張問題， 其臨界值只是開裂點(diǎn)，不一定是失穩(wěn)斷裂點(diǎn) 。 JIC判據(jù) 在彈塑性小應(yīng)變條件下，可以建立以 JIC為準(zhǔn)則的斷裂判據(jù)，即 JIC判據(jù) : JI≥JIC。 只要滿足上式，裂紋就會(huì)開始擴(kuò)展，但不能判斷其是否失穩(wěn)斷裂。 目前， JI判據(jù)及 JIC測(cè)試 目的 ，主要期望用小試樣測(cè)出JIC，換算成大試樣的 KIC，然后再按 KI判據(jù)去解決中、低強(qiáng)度鋼大型件的斷裂問題。 JIC和 KIC、 GIC的關(guān)系 （平面應(yīng)變） 上述關(guān)系式，在彈塑性條件下，還不能完全用理論證明它的成立。 但在一定條件下，大致可延伸到彈塑性范圍。
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