9弹塑性力学断裂力学基础.ppt

第八章 断裂力学基础,8.1 概述1断裂（fracture）：宏观裂纹(micro-cracks)扩展构件破断的过程2分类：韧性断裂(tenacity fracture)、脆性断裂(brittle fracture)3危害：过载断裂(over-load fracture)疲劳断裂(fatigue fracture)（低于设计载荷,85%cases)4断裂力学(fracture mechanics)：固体力学的一个分支。材料从受载开始到断裂：微裂纹的形成扩展宏观裂纹产生损伤力学(damage mechanics)宏观裂纹扩展构件破坏断裂力学 分为线弹性断裂力学和弹塑性断裂力学。Griffith脆断理论（成熟），韧性断裂、韧性材料损伤力学正在发展。,第八章 断裂力学基础,8.2 裂纹扩展(propagation of cracks)的基本类型型（张开型）:正应力作用，裂纹扩展方向垂直于应力型（滑开型）：剪应力作用，裂纹扩展方向平行于应力型（撕开型）：剪应力作用，裂纹线与应力方向一致 复合型（叠加原理求解）,第八章 断裂力学基础,8.3 裂纹尖端应力场 型裂纹尖端应力场 其中（通过Westerguard 应力函数求解）同样可以求得其他两种裂纹尖端的应力场（略）。一般地，裂纹尖端的应力场可表示为：（有弹性区和塑性区）(p=,),第八章 断裂力学基础,8.4 应力强度因子(stress intensity factors)应力强度因子 与坐标无关，是表征裂纹尖端附近应力场强度的参量；与裂纹形状、尺寸、方向有关 与载荷的大小及作用方式有关 与材料参数相关物理意义：在断裂力学分析中人为引进的，反映裂纹尖端应力场强度的 力学参量。作用：对裂纹尖端的应力、位移场的求解求量纲：Ki 力长度-3/2（注意：与应力集中系数是两个不同的概念）,第八章 断裂力学基础,8.5 断裂准则(fracture criterion)断裂韧度，表征材料抵抗裂纹扩展的抗力，由实验确定（平面应力型，平面应变型）。当试样厚度较小时，裂纹尖端处 于平面应力状态，相对塑性区较 大，裂纹扩展耗能高Kic高；当试样厚度较大时，裂纹尖端处 于平面应变状态，相对塑性区较 小，裂纹扩展耗能低Kic低Kc(平面应变断裂韧度)。,第八章 断裂力学基础,8.6 KIC平面应变断裂韧度(fracture toughness)KI=KIC（型裂纹断裂准则）KIC为材料常数，应与试样几何尺寸无关。但在测试时，应尽量增大试样厚度以保证裂纹尖端处于平面应变状态。a裂纹长度（预制）,（w-a）韧带尺寸 采用三点弯曲（图8-3）或紧凑拉伸（图8-4）试验进行测试。,