断裂与损伤力学发展与理论VIP免费

1 .断裂与损伤力学的发展过程以及要解决的问题。 2 .材料疲劳损伤机理以及断裂力学基本分析方法。 3 .新材料复合材料的损伤以及断裂破坏基础理论。 1、 断裂与损伤力学的发展过程以及要解决的问题 1 .1 断裂力学的发展简史及要解决的问题 断裂力学理论最早是在 1920 年提出。当时 Griffith 为了研究玻璃、陶瓷等脆性材料的实际强度比理论强度低的原因，提出了在固体材料中或在材料的运行过程中存在或产生裂纹的设想，其内容是：结构体系内裂纹扩展，体系内总能量降低，降低的能量用于裂纹增加新自由表面的表面能，裂纹扩展的临界条件是裂纹扩展力(即应变能释放率)等于扩展阻力(裂纹扩展，要增加自由表面能而引起的阻力)。很好地解释了玻璃的低应力脆断现象。计算了当裂纹存在时，板状构件中应变能的变化进而得出了一个十分重要的结果：ac常数。 其中，c 是裂纹扩展的临界应力；a 为裂纹半长度。他成功的解释了玻璃等脆性材料的开裂现象但是应用于金属材料时却并不成功。 1944 年泽纳(Zener)和霍洛蒙(Hollmon)又首先把Griffith 理论用于金属材料的脆性断裂。不久欧文(Irw in)指出，Griffith 的能量平衡应该是体系内储存的应变能与表面能、塑性变形所做的功之间的能量平衡，并且还指出，对于延性大的材料，表面能与塑性功相比一般是很小的。同时把G 定义为“能量释放率”或“裂纹驱动力”，即裂纹扩展过程中增加单位长度时系统所提供的能量，或裂纹扩展单位面积系统能量的下降率。 1949 年 Orow am E 在分析了金属构件的断裂现象后对Griffith 的公式提出了修正，他认为产生裂纹所释放的应变能不仅能转化为表面能，也应转化为裂纹前沿的塑性应变功，而且由于塑性应变功比表面能大得多以至于可以不考虑表面能的影响，其提出的公式为 ac2/1)/2(EU常数 该公式虽然有所进步，但仍未超出经典的 Griffith 公式范围，而且同表面能一样，应变功 U 是难以测量的，因而该公式仍难以应用在工程中。 20 世纪 50 年代，Irw in 又提出表征外力作用下，弹性物体裂纹尖端附近应力强度的一个参量一应力强度因子，建立以应力强度因子为参量的裂纹扩展准则一应力强度因子准则(亦称 K 准则)。其内容为：裂纹扩展的临界条件为 K1＝K1c，其中 K1 为应力强度因子，可由弹性力学方法求得，K1c 为材料的临界应力强度因子或平面应变断裂韧度，可由试验测定。Irw in 的另一贡献是，他还指出，能量方法相当于应...