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1、19B9年强度与环境第6期(总了6)一损伤变量的定义与测量王永廉南京电力专科学校文摘损伤1变量的定义与则量是连续介质损伤力学发展进程中的首要问题。本,文较为系统地介绍了迄令这方面所取得的研究成果时国外近年发展较快,的定义与测量材料损伤的宏观方法作了较为详细的评价同时指出了存在问。题和研完方向主题词探伤容限材杆性能微观组织连续力学述评、一引言,、连续介质损伤力学是七十年代发展起来的一门新兴学科它运用连续介质力学材,料学和不可逆过粉热力学的基本理论和方法研究宏观裂纹形成前的材料损伤及其对材,,料力学行为的影响革新了传统的无裂纹寿命预测
2、方法成为研究宏观裂纹起始和扩展。,,规律的断裂力学的重要补充近年来损伤力学在国际上受到高度重视在去年八月召,开的第十七届国际理论与应用力学大会上损伤力学与大变形力学并列为大会第一主。“。题Il]国内力学界最近也发出了普及和发展损伤力学的呼吁〔]损伤是指材料在受力变形过程中由于细观结构、、、(晶粒位错空穴微裂纹等)变,下同,化而导致的性能逐渐劣化直至失败(指宏观裂纹形成)的一种不可逆过程无法。,,象应变那样明确定义和精确侧量因此究竟以什么作为损伤变量怎样度量各种形式,。的损伤就成了损伤力学发展进程中的首要问题至今仍未很好解决本文比较
3、系统地介,绍了迄今这方面所取得的研究成果对国外近年发展较快的定义与侧量损伤的宏观方法,。作了较为详细的评介同时指出了存在问题和研究方向、二定义与测量损伤的细观方法:。定义与侧量材料损伤有两类不同的方法细观方法和宏观方法所谓细观方法就是、、直接通过材料内部的细观缺陷(如蠕变晶界空穴疲劳微裂纹韧性空洞等)来定义和。,。n测量损伤例如D”等人通过晶界空穴数目和体积来定义和测量镍铬耐热合金Ni。80,加onA的蠕变损伤并在损伤加速回复的软化假设下建立了考虑损伤的本构方程。ea一asser、,和寿命预测方程[slNmtN等人用韧性空洞体积比
4、f定义和度量流动损伤,,并利用能量原理建立了细观损伤量厂与材料弹性常数之间的关系式[’]在单轴拉伸情况’下为,。本文1989年6月22日收至128,二一厂1E/刀(1)、。,其中刀E分别表示无损伤和有损伤材料的弹性模量但有实验数据表明这个关系。式不够准确[s]细观方,法的优点在于为损伤变量赋予了真实的几何形象和物理过程有助于人们对。,;损伤本质的认识但该法在得到进一步发展和实用之前必须解决下述两个主要困难1.如何有效地非破坏性地测量材料细观损伤;,2.如何有效地从非均匀的细观结构过渡到均匀的宏观材料在细观损伤变量与工。程上惯用的宏
5、观控制参量之间建立比较严密可靠的关系、三定义与测量损伤的宏观方法,宏,与细观方法不同观方法有时虽需细观机制的启示但并非直接由细观缺陷定义,。与测量损伤而是间接地利用某些宏观参量来定义与测量材料损伤宏观方法的缺点是。基本脱离了损伤的细观机制但由于木存在细观方法所遇到的上述两个目前尚难克服的,,,。困难更便于实用故该法在国外发展较快其中主要有五种.[6,7。31剩余寿命法]。因,材料损伤必将影响构件在任意一种加载条件下的寿命此可利用剩余寿命来度。,量材料的当前损伤设已具有一定损伤的试件在某标准度量试验中的寿命为N则定义该试件的损伤量为
6、刀二1一N/N,(2);。,,二,=其中N为无损伤试件的寿命显然o《D成1Do对应无损伤状态D1对应。,:失效状态此法适用于任何形式的损伤场合但有两个明显缺点1.要测量,在任何一个损伤进程中任意某个时刻的当前损伤都必须至少做一个专门的,;破坏性试验代价较大2.如此定义的损伤量不唯一,与标准度量试验有关。3.2强度降量法。,材料损伤导致材料强度的下降因此可利用材料强度的下降量来定义和测量损。enr,伤这个方法最初是H:于195年在对疲劳损伤累积理论的研究中提出的[s1后经一u。c,、。BuiQ等人发展推广运用至蠕变蠕变与疲劳交互作用
7、等场合叫,,疲劳损伤在疲劳加载条件下定义材料损伤为材料疲劳极限的下降量即D二鱼些二生卫eoee(3)a一aae。,6。、。。、其中件分别为材料疲劳极限的初始值(对应无损伤状态)当前值(对应。,一uoc当前损伤状态)和临界值(对应失效状态)在应力控制条件下BuiQ利用某些,试验结论给出了由(3)式定义的损伤变量的实用算式了一一。a、J刀(‘补任二。(/、/e可〔认(4)e。、a。二a。。。。、。。,。,:Q=aa/为材料单轴拉伸强度为循环控制应力峰值为其中/。,,只要计算循环比刀遮)循环比于是在应力控制疲劳进程中即可由(式求出材料的
8、。当前损伤蠕变损,,伤在蠕变加载条件下定义材料持久强度的下降量为损伤变量即=口s。一a。,。一as。D(户/()(5)、。、。其中a。a公、U:分别为材料持久强度的初始值当前值和临界值类似疲劳情况可得由(4)式定义的蠕变损伤的实用算式。一+-丁/〔
