第五章裂纹断裂判据VIP免费

河北工业大学土木工程学河北工业大学土木工程学院院第五章裂纹断裂判据5.1单一型裂纹的断裂判据5.2复合型裂纹形成原因及其判据需要解决的问题5.3最大周向正应力理论判据5.4单一型裂纹的判据能量释放率理论（G判据）5.5能量密度理论（S判据）max)(5.6等线上的最大正应力的理论5.7理论和实验的比较河北工业大学土木工程学河北工业大学土木工程学院院第五章裂纹断裂判据断裂判据(准则)：带裂纹的构件发生断裂的临界条件，就叫这种裂纹体断裂判据(或叫准则)。由于这一问题有着重要的理论意义和实用价值，所以断裂判据，特别是复合型断裂判，就成了断裂理论中的一个中心问题。目前流行的断裂判据有很多理论，但归纳起来，可以分为两；类，即：能量法和应力参数法。河北工业大学土木工程学河北工业大学土木工程学院院第五章裂纹断裂判据5.1单一型裂纹的断裂判据一、阻力曲线法裂纹扩展的动力和阻力问题，它们均可用曲线表示：1.裂纹扩展的推动力由（3.161）式知：平面应力）平面应变）((11222211EEEaYEEKG（5.1）河北工业大学土木工程学河北工业大学土木工程学院院第五章裂纹断裂判据5.1单一型裂纹的断裂判据图5.1所示为在σ=σ0，σ=σ1，σ=σ2情况下的G1曲线。2．裂纹扩展的阻力R表示裂纹扩展阻力，即裂纹扩展单位长度所需要消耗的能量。在裂纹扩展程中，至少要有G1=R，即图5.12211YaERG（5.2）00202001G;0,0aGRaYEaaGa时，当的函数。仅是，对于固定的河北工业大学土木工程学河北工业大学土木工程学院院第五章裂纹断裂判据5.1单一型裂纹的判据由上式知，如设在a0、σ0下裂纹开始扩展(注意开始扩展并不等于失稳扩展)则002021RRaYE当a＜a0(可视为初始裂纹)裂纹不扩展。在裂纹扩展中，可测出瞬时裂纹长度ai和与此相应的外载σi(或Pi)，代入式(5.2)即可得ai条件下的Ri值，由此可得到R-a阻力曲线，一般说，随着裂纹扩展R也随之增高，如图5.1所示。河北工业大学土木工程学河北工业大学土木工程学院院第五章裂纹断裂判据5.1单一型裂纹的判据3.平面应力下的临界条件由图看出，动力曲线和阻力曲线相交的A0、A1、A2三点中，A0、A1都不会使裂纹失稳扩展，只有A2才是失稳扩展的条件。这就是：为了使裂纹失稳扩展，必须保证推动力增长率大于或等于阻力增长率G≥R。所以：裂纹失稳扩展的临界条件就是推动力曲线和阻力曲线相切。即G＝RaRaG河北工业大学土木工程学河北工业大学土木工程学院院第五章裂纹断裂判据5.1单一型裂纹的判据这个切点就是裂纹失稳扩展的临界点。切点的裂纹长度a0就是失稳扩展的临界长度，临界点所对应的G1就叫材料的G1c，且2111cKEG河北工业大学土木工程学河北工业大学土木工程学院院第五章裂纹断裂判据5.1单一型裂纹的判据4.平面应变下的阻力曲线如图5.2所示。由于平面应变下的裂纹尖端存在着三向应力状态，当裂纹扩展还很小时，R曲线就已经趋于饱和(即阻力曲线变平坦)，且临界点和饱和点基本一致。图5.2图5.2中平面应变下的阻力曲线经过的Δa*很小就趋于饱和。因此，为了使断裂判据K1＝K1c能基本正确预测工程结构的平面应变断裂，其断裂韧性K1c应按阻力曲线的饱和阻力来定义，而不应按裂纹顶端开始塑性撕裂的“起裂点”来定义。河北工业大学土木工程学河北工业大学土木工程学院院第五章裂纹断裂判据5.1单一型裂纹的判据E-399规范规定，按Δa/a＝2%的相对等效扩展量来确定临界点。在同时满足裂纹尺寸条件下，临界点处的扩展量应为：图5.2215.2scKa212105.05.202.002.0scscKKaa由图看出，时，R曲线已近饱和，即由定义的临界点和阻力曲线上的饱和点(即R曲线切点)是基本一致的。2105.0scKa2105.0scKa河北工业大学土木工程学河北工业大学土木工程学院院第五章裂纹断裂判据5.1单一型裂纹的判据二、能量判据裂纹失稳扩展，必须使动力G1大于临界点的阻力Rc=G1c，即cGG11这就是能量判据。对于脆性材料，在恒位移条件下，因不需消耗塑性功，Up=0，21...