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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）。 q 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； q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
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