断裂力学griffith断裂准则

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1、断裂力学清华大学航天学院2007-3-7教材1,D.Gross,T.Seelig,FractureMechanics,withanintroductiontoMicromechanics,Springer,2006.2,范天佑断裂理论基础，科学出版社，20033,黄克智余寿文,弹塑性断裂力学,清华大学出版社,19874,杨卫，宏微观断裂力学，国防工业出版社，19955,庄茁,蒋持平断裂与损伤,机械工业出版社,2003.6,余寿文,冯西桥,损伤力学,清华大学出版社,1997.第一讲：绪论，GRIFFITH断裂准则工程断裂问题与材料断裂韧度断裂问题材料的强度和韧性

2、是两个概念。高强、低韧材料引起的断裂。“好材料”的设计目标：高强、高韧、、、材料中缺陷的存在以及含缺陷材料和构件的使用断裂力学常见工程断裂问题飞机机身和船体开裂，天然气和其他压力管道的裂纹扩展，铁轨与车轴等构件的疲劳断裂，压力容器发生破裂意义与工程背景工程断裂实例20世纪80年代末期，我国东北大型钢铁企业的一座高炉煤气管道发生开裂事故破坏原因由于管道内部高压产生的环向应力和大跨度自重作用引起的纵向应力使管道中部下面管壁处于双向高拉应力区，加之常年的粉尘冲刷又使管壁内部变薄，终于酿成管道开裂的煤气泄漏事故。若不是及时发现并采取了补强措施，将会发生火灾和人员伤亡的

3、灾难性后果。断裂力学意义与工程背景工程断裂实例20世纪50年代连续发生的彗星号客机失事，20世纪70年代以来军用和民航飞机的多次坠毁，20世纪80年代天然气管道和压力容器的裂纹扩展，20世纪90年代的高速列车出轨事故断裂力学意义与工程背景断裂力学Thisshipwithaweldedsteelhullfailedbybrittlepropagationofacrackwhilemooredindock!断裂实例断裂力学断裂力学意义与工程背景断裂力学简介Nf=Ni+NpDominatesathigh-cyclefatigueFatiguecrackpropaga

4、tion:IandIICrackinitiationandpropagationStageII:Benchmark(clamshell)Striations断裂力学简介据美国和欧共体的权威专业机构统计：世界上由于机件、构件及电子元件的断裂、疲劳、腐蚀、磨损破坏造成的经济损失高达各国国民生产总值的6～8%。据我国劳动部统计，我国在20世纪80年代发生的锅炉和压力容器的爆炸事故约五千起，人员累计伤亡近万人，居国内劳动安全事故的第二位。断裂力学的研究意义在于防范上述的破坏行为，降低由断裂和破坏造成的经济损失，减少事故的发生。断裂力学意义与工程背景断裂力学研究内容断裂

5、力学问题的提出结构方面表观因素:缺陷、裂纹、工况有应力集中部位低温环境经典强度条件满足厚截面（平面应变、三轴）突然、灾难性材料方面内在因素：材料性能及其变化抵抗裂纹扩展的能力低温－－脆断高强度钢－低应力脆断裂尖承载能力厚度承载能力构件的缺陷和裂纹是导致构件脆断的主要根源构件自身抵抗裂纹扩展的能力制约着构件裂纹扩展的难易程度传统材料力学的强度问题两大假设：均匀、连续断裂力学均匀性假设仍成立，但且仅在缺陷处不连续断裂力学1、断裂力学分类线弹性断裂力学、弹塑性断裂力学、微观断裂力学2、裂纹的分类3、断裂发生破坏的几个阶段与断裂力学应用工程断裂问题与材料断裂韧性断裂力

6、学是在力学分析中引入了裂纹的概念。认为：断裂的发生源于裂纹的扩展；裂纹的扩展由裂纹尖端开始；裂纹尖端应力应变场强度的大小决定裂纹能否扩展——表征裂纹尖端应力应变场强度参量的引入工程断裂问题与材料断裂韧度断裂问题的分类：线弹性断裂力学——脆性断裂弹塑性断裂力学——延性断裂（韧性断裂）脆性断裂延性断裂断裂力学的能量准则断裂分析的能量方法：A。A。Griffith，1921，英国弹性能释放率＝裂纹扩展造成的新表面的表面能经典问题：单向拉伸的含中心裂纹的无限大板，裂纹临界扩展的Griffith判据：断裂力学意义与工程背景Griffith’sEnergyCriterio

7、nAflawwouldpropagateinastressedmaterialonlywhen,bydoingso,itbroughtaboutareductioninelasticallystoredenergyWmorethansufficienttomeetthefreeenergyrequirementsofnewlyformedfracturesurfacesWhereA:SurfaceareaofspecimenGc:AmountofenergyrequiredtotearthroughaunitareaofthematerialFactor2:T

8、wonewlyformedsurfac