断裂韧性基础

精品文档---下载后可任意编辑第一节 Griffith 断裂理论第二节裂纹扩展的能量判据能量释放率 G裂纹扩展单位面积时，系统所提供的弹性能量是裂纹扩展的动力，此力叫裂纹扩展力或称为裂纹扩展时的能量释放率。以表示（1 表示Ⅰ型裂纹扩展）。G 与外加应力，试样尺寸和裂纹有关，而裂纹扩展的阻力为，随，能克服裂纹失稳扩展阻力，则裂纹使失稳扩展而断裂，这个的临界值它为，称为断裂韧性。表示材料组织裂纹试稳扩展时单位面积所消耗的能量。平面应力下： 平面应变下： G 的单位。第三节 裂纹顶端的应力场可看成线弹性体三种断裂类型最危险Ⅰ型Ⅰ 型裂纹顶端的应力场无限大平板中心含有一个长为 2a 的穿透裂纹，受力如图欧文（G。R。Irwin）等人对Ⅰ型裂纹尖端附近的应力应变进行了分析，提出应力应变场的数字解析式，由此引出了应变场强度因子的概念。并建立了裂纹失稳扩展的 K 判据和断裂韧性。若用极坐标表达式表达，则有近似数字表达式：当裂尖某点不确定，即一定后，应力大小均由决定———盈利强度因子故大小反映了裂纹尖端应力场的强弱，取决于应力大小，裂纹尺寸。 应力场强度因子及判据将上面应力场方程写成：其中 Y：形状系数。 对无限大板 Y=1。：当此参量达到临界时，在裂纹尖端足够大的范围内，应力便会达到断裂强度，裂纹便沿着 X 轴失稳扩展，从而使材料断裂。这个临界或失稳状态的值记为断裂韧性。为平面应变的断裂韧性，表示在平面应变下材料抵抗裂纹失稳扩展的能力，显然可见，材料的越高，则裂纹体的断裂应力或临界断裂尺寸就越大，表明难以断裂。因此是材料抵抗断裂的能力断裂判据： 或裂纹体在受力时，只要满足上式条件，就会发生脆性断裂。反之，即使存在裂纹，若，也不会断裂，这种情况称为破损安全。应用这个关系，可解决以下几个问题：① 确定构件临界断裂尺寸：由材料的急构件的平均工作应力去估算其中允许的最大裂纹尺寸（即已知，求）为制定裂纹探伤标准提供依据② 确定构件承载能力：由材料的及构件中的裂纹尺寸 a,去估算其最大承载能力，（已知，a 求）为载荷设计提供依据。③ 确定构件安全性：据工作应力及裂纹尺寸 a ，确定材料的断裂韧性（已知，a 求）为正确选用材料提供理论依据3．和的区别在于： ① 相对于裂纹试样来说，CVN 或试样缺口根部都是相当钝的，应力集中数要小得多。精品文档---下载后可任意编辑② 中包括了裂纹形成功和扩散功部分，而试样已预制了裂纹，不再需要裂...