年B卷试题及答案哈工大断裂力学考试试题

1、-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根本类型，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. 包括两个局部，即 形成裂纹新外表所需的外表能和 裂纹扩展所需的塑性应变能 ，只有当 应变能释放率才失稳扩展。大于代表材料抵抗裂纹扩展能力的常数时，裂纹3. 最大周向应力准则的两个根本假定是： 裂纹沿最大周向应力的方向开裂和 当此方向的周向应力到达临界时，裂纹失稳扩展考虑其它应力分量的作用。该假定的缺点是 1没有综合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

2、应力强度因子的方法有 积分变换法 、 有限元法的复变函数法 和普遍形式准则和 应变能密度因子应变能释放 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 7. 、宏观裂纹扩展阶段 和 断裂阶段 。8. HRR 理论是 和 Rosengren 应用 J积分等恒性化规律 确定应力和应变的幂次。该理论存在一个重要矛盾是：以及 材料的硬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二、 简答题50 分。K 、G 和 ICICC1. 简述脆性材料断裂的K 准则K K 的物理含义以及其中各个量的意义

3、，并结合线弹I性断裂力学理论简单讨论 分K答：物理含义：裂纹尖端应力强度因子K 到达第一临界值K 时，裂纹将失稳扩展。IIC-.- 总结资料-K ：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I力场强度的一个参量。K ：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IC测定。2. 简述金属材料平面应变断裂韧度答：K 测试的试验结果处理及有效性判断过程.10 分1确定临界载荷PQ2计算的条件值KKCQ3K 的有效性判断Q，必须判断。采用下面两个判据：K 是否是平面应变断裂韧度KQCa)/PP 1.1，为载荷判据，防止试件尺寸缺乏导致K KQQC2Kba，

4、B，WaQs假设满足上述两个有效性判据，则求得的要加大试件尺寸重做试验。K 即为材料的平面应变断裂韧度。否则，Q3. 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 分K 积分与 K 的关系, rdcos 以裂纹尖端为圆心 r为半径作圆，取该圆为 J 积分回路，（2）J积分与 COD 关系由 M-D 模型，由裂纹下外表紧贴塑性区边界直到裂纹上外表为积分路径，近似认为dy=0由对称性4. 简述 COD 分COD 准则：当裂纹尖端开位移 到达临界值 时，裂纹将要开 为裂纹的 临CC界状态，当 大于时，裂纹开裂，当 小于 时，裂纹不开裂。CC优点： 测量方法简单，在焊接构造和压力容

5、器的断裂平安分析中简易可行，数据C有效。.z.-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CM-D模型仅适用于穿透裂纹，其它不适用三、 计算题25 分1、*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 1780/ ，MN m252/MN m3，KK23sIC 1500/ ，MN m2100MN m/2sIC ，且工作应力为 0.5 ，试求两种回火温度下的K aIs 分解：2、求 D-M 模型中塑性区的尺寸 R b的应力强度因子为P cb 分K bIccs(b)c( )(a)解：裂尖应力场化为三个应力场的叠加：无裂纹的无限大板，K 01具有 K