断裂力学强理论PPT学习教案

1、会计学1断裂力学强理论断裂力学强理论22021-8-3n设计基本思想（理想）连续体永不破坏第1页/共96页32021-8-3第2页/共96页42021-8-3第3页/共96页52021-8-3第4页/共96页62021-8-3第5页/共96页72021-8-3第6页/共96页82021-8-3第7页/共96页92021-8-3第8页/共96页102021-8-3第9页/共96页112021-8-3第10页/共96页122021-8-3第11页/共96页132021-8-3第12页/共96页142021-8-3第13页/共96页152021-8-3韧度(toughness)：材料在断裂前的弹塑性

2、变形中吸收能量的能力。 第14页/共96页162021-8-3 在拉断时，没有明显的塑性变形，是一种突然发生的断裂，断前没有预兆； 断裂面比较平坦，而且基本与轴向垂直； 断口平齐而光亮，且与正应力垂直。断口上常呈人字纹或放射花样。 断裂前的切口根部发生了塑性变形，剩余截面的面积缩小(即发生颈缩)； 断口可能呈锯齿状； 用肉眼和低倍显微镜观察时，断口呈暗灰色，纤维状。脆性断裂：韧性断裂：注意：概念的相对性（受温度、应力、环境等的影响）第15页/共96页172021-8-3解理形式（原子键的简单拉断）脆性断裂滑移和空洞聚集形式韧性断裂由于晶界存在着脆性相、氢脆或回火脆性等原因引起多属于脆性断裂第1

3、6页/共96页182021-8-3第17页/共96页192021-8-3第18页/共96页202021-8-3第19页/共96页212021-8-3第20页/共96页222021-8-3纤维区放射区剪切唇区无缺口拉伸试样和冲击试样断口图 第21页/共96页232021-8-3第22页/共96页242021-8-3第23页/共96页252021-8-3第24页/共96页262021-8-3第25页/共96页272021-8-3第26页/共96页282021-8-3解理断裂：发生在结晶材料中最脆的一种断裂形式。第27页/共96页292021-8-3第28页/共96页302021-8-3等轴韧窝抛物

4、线型韧窝拉长型韧窝第29页/共96页312021-8-3第30页/共96页322021-8-3第31页/共96页332021-8-3穿透裂纹表面裂纹埋藏裂纹第32页/共96页裂纹表面裂纹前缘IIIIII第33页/共96页352021-8-3第34页/共96页362021-8-3第35页/共96页372021-8-3第36页/共96页382021-8-3第37页/共96页392021-8-3n应力场分析： 裂纹尖端附近区域的应力分布是位置坐标的函数，与无限远处的应力大小和裂纹长度无关； 应力在裂纹尖端出现奇异点； 应力强度因子在裂纹尖端是一个有限量； n结论：应力不适宜作为建立强度条件的物理参量

5、。第38页/共96页402021-8-3第39页/共96页412021-8-3n应力强度因子的求法计算法查表法叠加法第40页/共96页422021-8-3应力强度因子的叠加第41页/共96页432021-8-3第42页/共96页442021-8-3第43页/共96页452021-8-3应变能释放率裂纹扩展需要吸收的能量率扩展稳定临界裂纹临界条件：G准则第44页/共96页462021-8-3临界条件临界应力临界裂纹长度第45页/共96页472021-8-3第46页/共96页482021-8-3第47页/共96页492021-8-3nKI和KIc的物理意义KI ：应力强度因子，计算得到。KIc ：

6、断裂韧性：材料抵抗脆性断裂的能力。nKIc的试验获得n平面应变断裂韧性第48页/共96页502021-8-3n临界应力n临界裂纹长度第49页/共96页512021-8-3第50页/共96页522021-8-3分析其低应力脆断的原因。分析其低应力脆断的原因。110tR4 .1373sMPa6 .1569MPa7 .686c8 .55IcKmMPa62第51页/共96页532021-8-3周向应力和轴向应力图第52页/共96页542021-8-3第53页/共96页552021-8-3第54页/共96页562021-8-3MWMTMWMTI、I+III裂纹表面裂纹前缘IIIIIII+III+II+I

7、III+II+III第55页/共96页572021-8-3第56页/共96页582021-8-3第57页/共96页592021-8-3第58页/共96页602021-8-3第59页/共96页612021-8-3第60页/共96页622021-8-3第61页/共96页632021-8-3第62页/共96页642021-8-3裂纹尖端附近应力n 塑性区的存在相当裂纹长度增加，即裂纹体的柔度增加。第63页/共96页652021-8-3n求解过程：第64页/共96页662021-8-3平面应变曲线平 面 应 力 曲线n 结论： 平面应力： 平面应变：n 局限：未考虑内部的应力松弛效应第65页/共96页

8、672021-8-3第66页/共96页682021-8-3第67页/共96页692021-8-3第68页/共96页702021-8-3第69页/共96页712021-8-3第70页/共96页722021-8-3中、长裂纹的平面应力断裂韧带屈服断裂全屈服区小尺寸裂纹的断裂第71页/共96页732021-8-3第72页/共96页742021-8-3第73页/共96页752021-8-3第74页/共96页762021-8-3第75页/共96页772021-8-3第76页/共96页第77页/共96页792021-8-3第78页/共96页802021-8-3第79页/共96页812021-8-3第80页/共96页822021-8-3第81页/共96页832021-8-3第82页/共96页842021-8-3第83页/共96页852021-8-3第84页/共96页862021-8-3KCOD的降低系数第85页/共96页872021-8-3J积分：计算或试验得到Jc：材料性能，由实验确定第86页/共96页882021-8-3第87页/共96页892021-8-3第88页/共96页902021-8-3第89页/共96页912021-8-3n研究裂纹扩展速率的目的：设计选材时的参考；计算裂纹体的剩余寿命；第90页/共96页922021-