年B卷试题及答案哈工大断裂力学考试试题.doc

一、 填空（25分，每空1分）1. 在断裂力学中，按照裂纹受力情况可将裂纹分为三种基本类型，简述均匀各向同性材料的两种裂纹类型的受力特点：型 受垂直于裂纹面的拉应力作用 型 受平行于裂纹面而垂直于裂纹前缘的剪应力作用 2. 对于有一定塑性的金属材料，应用能量平衡理论时，材料抵抗裂纹扩展能力这个概念，包括两个部分，即 形成裂纹新表面所需的表面能 和 裂纹扩展所需的塑性应变能 ，只有当 应变能释放率 大于代表材料抵抗裂纹扩展能力的常数时，裂纹才失稳扩展。3. 最大周向应力准则的两个基本假定是：和 当此方向的周向应力达到临界时，裂纹失稳扩展 。该假定的缺点是 （1）没有综合考虑其它应力分量的作用 （2）不能将广义的平面应变和平面应力两类问题区分开来 4. 常用的计算应力强度因子的方法有 积分变换法 、 有限元法 和普遍形式的复变函数法 。（任意写出三种即可）5.在复合型断裂准则中，以能量为参数的断裂准则一般包括 应变能密度因子 准则和 应变能释放 准则。6. 经典J积分守恒性成立的前提条件包括 应用全量理论和单调加载 、 仅适用于小变形 和 不存在体积力 。（任意写出三个即可）7. 疲劳破坏过程按其发展过程可分为四个阶段，包括裂纹成核阶段、微观裂纹扩展阶段 、 宏观裂纹扩展阶段 和 断裂阶段 。8. HRR理论是Hutchinson、Rice和Rosengren应用 J积分等恒性 以及 材料的硬化规律 确定应力和应变的幂次。该理论存在一个重要矛盾是： 既然考虑了塑性变形，裂纹尖端的应力就不应该是奇异的 。9. 可以表征材料断裂韧性度量的力学量主要有、和。（任意写出三个即可）二、 简答题（50分）1. 简述脆性材料断裂的准则的物理含义以及其中各个量的意义，并结合线弹性断裂力学理论简单讨论K的适用范围。（15分） 答：物理含义：裂纹尖端应力强度因子达到第一临界值时，裂纹将失稳扩展。：应力强度因子，是由载荷及裂纹体的形状和尺寸决定的量，表示裂纹尖端应力场强度的一个参量。：断裂韧度，是材料具有的一种机械性能，表示材料抵抗断裂的能力，由试验测定。适用范围：适用于纯线弹性裂纹体，但对于小范围屈服，修正后仍可用线弹性理论计算。2. 简述金属材料平面应变断裂韧度测试的试验结果处理及有效性判断过程？（10分）答：1）确定临界载荷2）计算的条件值3）的有效性判断是否是平面应变断裂韧度，必须判断。采用下面两个判据：a) ，为载荷判据，避免试件尺寸不足导致b）a，B，Wa若满足上述两个有效性判据，则求得的即为材料的平面应变断裂韧度。否则，要加大试件尺寸重做试验。3. 请简单推导J积分与应力强度因子以及在M-D模型中与COD的关系。（15分）解：（1）J积分与K的关系以裂纹尖端为圆心r为半径作圆，取该圆为J积分回路，对于平面问题（2） J积分与COD关系由M-D模型，由裂纹下表面紧贴塑性区边界直到裂纹上表面为积分路径，近似认为dy=0由对称性4. 简述COD 准则及其优缺点。（10分）COD准则：当裂纹尖端张开位移达到临界值时，裂纹将要张开为裂纹的临界状态，当大于时，裂纹开裂，当小于时，裂纹不开裂。优点：测量方法简单，在焊接结构和压力容器的断裂安全分析中简易可行，数据有效。缺点：计算的公式由M-D模型推导出，而M-D模型的尖端塑性区与实际不符的定义与实验标定不确切的规定有困难M-D模型仅适用于穿透裂纹，其它不适用三、 计算题（25分）1、某种合金钢在不同的回火温度下，测得的性能如下：275C回火时，600C回火时，设应力强度因子为，且工作应力为，试求两种回火温度下的临界裂纹长度。（15分）解：2、求D-M模型中塑性区的尺寸R。（已知受集中力部分图（b）的应力强度因子为）（10分）2c解：裂尖应力场化为三个应力场的叠加：（1） 无裂纹的无限大板，（2） 具有2c=2（a+R）长裂纹的无限大板，远处无力，裂纹表面施加，（3） 2c=2（a+R），塑性区R上作用拉应力，三者叠加后，要求在2（a+R）长裂尖，消除奇异性，应力应是有限量，要求SIF=0，即：由c=a+R奔波在俗世里，不知从何时起，飘来一股清流，逼着每个人优秀。人过四十，已然不惑。我们听过别人的歌，也唱过自己的曲，但谁也逃不过岁月的审视，逃不过现实的残酷。如若，把心中的杂念抛开，苟且的日子里，其实也能无比诗意。借一些时光，寻一处宁静，听听花开，看看花落，翻一本爱读的书，悟一段哲人的赠言，原来，日升月落，一切还是那么美。洗不净的浮沉，留给雨天；悟不透的凡事，交给时间。很多时候，人生的遗憾，不是因为没有实现，而是沉于悲伤，错过了打开心结的时机。有人说工作忙、应酬多，哪有那么多的闲情逸致啊？记得鲁迅有句话：“时间就像海绵里的水，只要挤总是有的。”不明花语，却逢花季。一路行走，在渐行渐远的时光中，命运会给你一次次洗牌，但玩牌的始终是你自己。坦白的说，我们遇到困扰，经常会放大自己的苦，虐待自己，然后落个遍体鳞伤，可怜兮兮地向世界宣告：自己没救了！可是，那又怎样？因为，大多数人关心的都是自己。一个人在成年后，最畅快的事，莫过于经过一番努力后，重新认识自己，改变自己。学会了独自、沉默，不轻易诉说。因为，更多的时候，诉说毫无意义。伤心也好，开心也好，过去了，都是曾经。每个人都要追寻活下去的理由，心怀美好，期待美好，这个世界，就没有那么糟糕。或许，你也会有这样的情节，两个人坐在一起，杂乱无章的聊天，突然你感到无聊，你渴望安静，你想一个人咀嚼内心的悲与喜。透过窗格，发着呆，走着神，搜索不到要附和的词。那一刻，你明白了，这世间不缺一起品茗的人，缺的是一个与你同步的灵魂。没有了期望的懂，还是把故事留给自己吧！每个人都是一座孤岛，颠沛流离，浪迹天涯。有时候，你以为找到了知己，其实，你们根本就是两个世界的人。花，只有在凋零的时候，才懂得永恒就是在落红中重生；人，只有在落魄的时候，才明白力量就是在破土中崛起？.因为防备，因为经历，我们学会了掩饰，掩饰自己内心的某些真实，也在真实中，扬起无懈可击的微笑，解决一个又一个的困扰。人生最容易犯的一个错误，就是把逝去的当作最美的风景。所以，不要活在虚妄的世界，不要对曾经存在假设，不要指望别人太多。有些情，只可随缘，不可勉强；有些人，只可浅交，不可入深；有些话，只可会意，不可说穿。或许，有这么一段情，陪你度过漫长冰冷的寒冬；有那样一个人，给你抑郁的天空画上了温暖的春阳。但时光，总会吹散很多往事，把过去一片片分割，移植到不同区域，并贴上标签，印着不同的定义，也定义着自己的人生态度。正如庄子所说：“唯至人乃能游于世不避，顺人而不失己。”外在的世界，只是一个形式，而你内在的世界，才是真正的江山。丰富自己，取悦自己，随缘，随顺，随境，你的心才会敞开，才会接纳更多的