应力场强度因子和平面应变断裂韧性.ppt

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1、结构件不可避免的存在宏观裂纹，结构件在低应力下脆性破坏正是由微裂纹导致的。(P47)2.4应力场强度因子和平面应变断裂韧性裂纹模型根据固体的受力状态和形变方式，分为三种基本的裂纹模型，其中最危险的是张开型(掰开型)，是低应力断裂的主要原因。一般在计算时，按最危险的计算。掰开型错开型撕开型2.4.1裂纹扩展方式I型II型III型c=Kc-½K为与材料、试件尺寸、形状及受力状态等有关的系数。当=c或K=cc1/2时，材料立即断裂。裂纹长度与断裂应力的关系实验总结——裂纹尖端附近应力与各个参数的关系（强调的是数值

2、关系，试样未必断裂）2.4.2裂纹尖端应力场分析ij=K1/(2r)1/2fij()P49其中，K1为与外加应力、裂纹长度c、裂纹种类和受力状态有关的系数，称为应力场强度因子，其下标表示是I型扩展类型，单位是Pa·m1/2。在r<

3、试件几何形状有关。求K1的关键在于求Y2.4.3应力场强度因子及几何形状因子临界应力强度因子K1C（平面应变断裂韧性）：当K1随着外应力增大到某一临界值，裂纹尖端处的局部应力不断增大到足以使原子键分离的应力f，此时，裂纹快速扩展并导致试样断裂。因此，需要满足K1=Yc1/2≤K1c2.4.4临界应力场强度因子及断裂韧性经典强度理论与断裂力学强度理论的比较经典强度理论断裂强度理论断裂准则：f/nK1=（c)½K1c有一构件，实际使用应力为1.30GPa,有下列两种钢供选：甲钢：f=1.95GPa,K

4、1c=45MPa·m1/2乙钢：f=1.56GPa,K1c=75MPa·m1/2传统设计：甲钢的安全系数:1.5，乙钢的安全系数1.2断裂力学观点：设最大裂纹尺寸为1mm，计算得Y=1.5甲钢的断裂应力为:1.0GPa乙钢的断裂应力为:1.67GPaP51