固體力學(xué)第八章ppt課件-展示頁
2025-05-15 22:05本頁面
【正文】 COD準(zhǔn)則 ） 2. J積分準(zhǔn)則 應(yīng)用和問題 : ， 成為安全設(shè)計(jì)的重要手段 ，它們主要用于評(píng)定裂紋的啟裂 。 2. 用小試樣在屈服后條件下測(cè)定 KIC 中 、 低強(qiáng)度鋼等韌性材料制造的大型構(gòu)件 ， 由于尺寸大 、 壁厚 ， 會(huì)使其中的裂紋處于平面應(yīng)變狀態(tài) ， 所以盡管材料韌度高 ， 但也可能發(fā)生脆性斷裂 ， 這就需要測(cè)定 KIC值 。 b) 測(cè)出材料的屈服后斷裂韌性 ， 并要求該值為材料常數(shù) 。這種屈服后斷裂現(xiàn)象的復(fù)雜性，給屈服后斷裂力學(xué)的分析帶來很大困難。裂紋尖端會(huì)產(chǎn)生明顯的鈍化，裂紋在開裂以后要經(jīng)過一段穩(wěn)態(tài)擴(kuò)展過程（亞臨界擴(kuò)展）后才失穩(wěn)斷裂。 近些年來，由于斷裂力學(xué)知識(shí)的普及，工程師不再單純追求高強(qiáng)度材料，而采用兼顧韌性好的材料，以及由于注意工藝和檢測(cè)，一般較少出現(xiàn)大裂紋，而更多存在小裂紋，這些都減少了 LEFM的適用范圍，更顯出屈服后斷裂力學(xué)的重要性。 其中， 是裂紋尖端處于小范圍內(nèi)應(yīng)力； 是韌帶處應(yīng)力； 為屈服應(yīng)力； 為遠(yuǎn)處應(yīng)力。裂紋被廣大的屈服區(qū)所包圍，這種情況稱作全面屈服。 L S N? ? ? ? ?? ? ?L S N? ? ? ? ?? ? ? 3. ，屈服區(qū)擴(kuò)大到構(gòu)件邊界，側(cè)向約束消失，這種情況稱做大屈服斷裂， (對(duì)于韌性足夠好的材料，有可能在發(fā)生裂紋斷裂以 前先發(fā)生韌性的塑性極限強(qiáng)度破壞 )。 按照裂紋前緣的塑性變形程度 ， 大致可以分為四種情況 : 1. ， 裂紋尖端的塑性區(qū)尺寸趨于零 ， 這是 LEFM適用的情況 。在金屬裂紋尖端，由于高度的應(yīng)力集中，總會(huì)存在塑性區(qū)。第三部分 彈性斷裂力學(xué)基礎(chǔ) 白瑞祥 教授 大連理工大學(xué) 固體力學(xué)系列課程 —— 固體力學(xué)（二） 近三十年多年來，建立在 Griffith理論上和 Irwin理論基礎(chǔ)上的線彈性斷裂力學(xué)（簡(jiǎn)寫 LEFM）得到充分發(fā)展，建立了較完整的體系，在裂紋體的脆性斷裂、疲勞裂紋擴(kuò)展和應(yīng)力腐蝕斷裂等方面得到了成功的應(yīng)用。 另一方面 LEFM的應(yīng)用又受到很大的限制。除了裂紋尖端塑性區(qū)比裂紋尖端塑性區(qū)尺寸已接近或顯著超過裂紋尺寸， LEFM準(zhǔn)則不再適用，而必須采用彈塑性裂紋準(zhǔn)則。 2. ， 屈服擴(kuò)大 ， 但屈服區(qū)還沒有達(dá)到構(gòu)件邊界 ， 屈服區(qū)尚被外面的彈性區(qū)所包 ， 它的初期 ， 塑性區(qū)尚足夠小 ， 稱為小范圍屈服 ， 經(jīng)修正仍可采用 LEFM準(zhǔn)則 ， 后期稱為彈塑性斷裂情況 ， LEFM準(zhǔn)則不再適用 ， 必須采用彈塑性斷裂力學(xué)準(zhǔn)則 。 4. ，由于外加應(yīng)力大于屈服應(yīng)力。破壞可能由于裂紋尖端開始的斷裂引 起的，也可能是發(fā)生塑性極限強(qiáng)度破壞。 L N S? ? ? ? ?? ? ?L N S? ? ? ??? ? ?L? N? S???對(duì)于彈塑性、大屈服、全面屈服斷裂問題必須采用彈塑性斷裂力學(xué)（又稱作屈服后斷裂力學(xué) ,不要與上述第二種類型的彈塑性斷裂情況混淆）準(zhǔn)則。 屈服后斷裂現(xiàn)象所表現(xiàn)出來的力學(xué)特征與 LEFM有很大的不同。在亞臨界擴(kuò)展過程中，擴(kuò)展區(qū)的材料發(fā)生彈性卸載，并引起擴(kuò)展區(qū)周圍區(qū)域的非比例加載，在外面的區(qū)域才是裂紋擴(kuò)展影響很小的比例加載區(qū)域。 彈塑性斷裂力學(xué)的任務(wù)有兩點(diǎn)： 1. 建立判斷屈服后斷裂發(fā)生的準(zhǔn)則 a) 找出能描述屈服后應(yīng)力 、 應(yīng)變場(chǎng)的某個(gè)力學(xué)參量 ， 建立該參量與應(yīng)力（ 或應(yīng)變 e） 和裂紋長度 a之間的關(guān)系式 。 有了上面兩方面的工作，就可以建立斷裂準(zhǔn)則。 測(cè)試時(shí) ， 為保證平面應(yīng)變條件 ， 就需要試件尺寸很大 。 LEFM， 彈塑性斷裂力學(xué)還是不完善的 ， 基礎(chǔ)不是很牢固的 ， 許多認(rèn)識(shí)尚且不統(tǒng)一 ， 它至今還是處于發(fā)展 、 完善過程中 ， 其中包括理論方面 ，也包括測(cè)試和工程應(yīng)用方面 。 COD準(zhǔn)則和 COD定義 當(dāng)裂紋尖端附近處于屈服狀態(tài)時(shí) ， 產(chǎn)生大的塑性變形量 。 該準(zhǔn)則可以表達(dá)為： ?c?c?? ? （ 3－ 1） 裂紋張開位移的定義： 1. 彈塑性區(qū)交界線與裂紋表面交點(diǎn)處的張開位移 . 2. 對(duì)于彎曲型加載試件 （ 如三點(diǎn)彎曲試件 ， 加載后裂紋張開時(shí) ， 距離頂端稍遠(yuǎn)處裂紋的兩表面若仍是平面 ） ， 將裂紋表面 AB線向前延長 ，與頂端 D的垂直切線相交于 E， 該定義用于三點(diǎn)彎曲試件的間接測(cè)定的中 。 實(shí)驗(yàn)證明，開裂點(diǎn)的 值與試件幾何尺寸、加載方式等無關(guān)，可以看作是材料常數(shù)，但失穩(wěn)擴(kuò)展點(diǎn)的 不是材料常數(shù)。 c???c?c? 對(duì) 的測(cè)定許多國家已頒布標(biāo)準(zhǔn) ， 我國 1980年頒布的 《 裂紋張開位移(COD)試驗(yàn)方法 》 （ GB253880） 對(duì) 的測(cè)試原理和方法作了詳盡的說明 。 形成了設(shè)計(jì)規(guī)范 ， 加國際焊接學(xué)會(huì) 1974年提出的 《 以脆性破壞觀點(diǎn)評(píng)定的推薦方法 》 （ IIWX74974） 、 英國標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì) 1980年頒布的標(biāo)準(zhǔn) BSI PD6493(1980)、 日本焊接協(xié)會(huì)制定的 JWES280 我國 1984年的壓力容器缺陷評(píng)定規(guī)范 (CVDA)等 。 c?c? 對(duì)于失穩(wěn)擴(kuò)展點(diǎn)的判定也是很重要地，因?yàn)樵擖c(diǎn)所對(duì)應(yīng)地爆破應(yīng)力值有時(shí)會(huì)成倍地高于開啟裂應(yīng)力。 c?c?? ? 彈塑性屈服情況下的 COD計(jì)算 DM模型 1960年由 Dugdale根據(jù)對(duì)軟鋼薄板的拉伸試驗(yàn) ， 發(fā)現(xiàn)
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