断裂力学的发展与研究现状

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浅谈断裂力学的发展与研究现状_单丙娟

浅谈断裂力学的发展与研究现状X单丙娟(大庆市三环钻井工程有限公司) 摘　要:本文通过对断裂力学的创立和发展的讨论,进一步说明科学技术与生产实践的进步是断裂力学产生的根本原因,继承和突破是断裂力学发展的基本途径,断裂力学的发展与生产实践紧密相关为基本论点,以及对新材料断裂理论的探索与对未来断裂力学的展望。

关键词:断裂力学;基本理论;断裂准则;发展;现状断裂力学是近几十年才发展起来的一支新兴学科,也是固体力学的新分支,是二十世纪六十年代发展起来的一门边缘学科。

它从宏观的连续介质力学角度出发,研究含缺陷或裂纹的物体在外界条件作用下宏观裂纹的扩展、失稳开裂、传播和止裂规律。

断裂力学应用力学成就研究含缺陷材料和结构的破坏问题,由于它与材料或结构的安全问题直接相关,因此它虽然起步晚,但实验与理论均发展迅速,并在工程上得到了广泛应用。

它不仅是材料力学的发展与充实,而且它还涉及金属物理学、冶金学、材料科学、计算数学等等学科内容。

断裂力学的创立对航天航空、军工等现代科学技术部门都产生了重大影响。

随着科学技术的发展,断裂力学这门新的学科在生产实践中得到越来越广泛的应用。

1　断裂力学的发展十七世纪以来,工程构件的安全可靠性与材料的经济性这对矛盾的解决是材料力学的主要任务之一,在某种意义上讲,构件的安全可靠性是需要首先考虑的,只有在确信构件安全可靠的前提下,人们才能去考虑构件材料的经济性。

在没有新的理论之前,在材料力学中,对于某一构件来说,用传统的强度计算来确保其安全可靠性。

但是,近几十年来,世界各国生产实践表明,按传统的强度理论设计的构件,虽然满足了强度计算,有时也会意外地发生低应力断裂破坏事故,无情的事实尖锐地揭示了人们长久以来使用的传统强度理论的局限性。

随着工业生产的发展,高强度钢结构、大型锻件和焊接结构等使用越来越广泛。

在实际使用中,这些结构常常发生意外的低应力脆性断裂事故。

所以材料的脆断越来越引起了人们的重视。

断裂力学的发展与及应用

断裂力学的发展与及应用机械四班第一小组指导老师：胡xx摘要断裂力学这一固体力学的新分支就是二十世纪六十年代发展起来的一门边缘学科。

它不仅是材料力学的发展与充实,而且它还涉及金属物理学、冶金学、材料科学、计算数学等等学科内容。

断裂力学的创立对航天航空、军工等现代科学技术部门都产生了重大影响。

随着科学技术的发展,断裂力学这门新的学科在生产实践中得到越来越广泛的应用。

以此同时,断裂力学也得到不断地发展和充实。

关键词发展史现状应用1.发展简史近几十年来,世界各国生产实践表明,按传统的强度理论设计的构件,虽然材料强度满足了许用应力,有时也会意外地发生低应力断裂破坏事故,无情的事实尖锐地揭示了人们长久以来使用的传统强度理论的局限性。

人们通过对断裂事故的分析和大量的实验研究,说明低应力脆性断裂总是由裂纹扩展所导致的。

这就催生了断裂力学的产生。

经典断裂力学包括线弹性断裂力学、弹塑性断裂力学、断裂动力学、刚塑性断裂力学、粘弹性断裂力学、断裂动力学、复合材料断裂力学等分支．从宏观的连续介质力学角度出发，研究含缺陷或裂纹的物体在外界条件(荷载、温度、介质腐蚀、中子辐射等)作用下宏观裂纹的扩展、失稳开裂、传播和止裂规律。

2.发展现状2.1现存矛盾由于是一门新学科，断裂力学现在还存在的一些问题。

经典断裂力学源于Griffith的断裂理论，是建立在奇异性基础上的，即均基于裂纹顶端应力与应变为无限大的模式展开的．弹性力学求出的应力分量，在裂纹顶端处为无限大，即所谓的奇异性。

奇异性断裂力学在物理上存在本质的缺陷，其一，在实际中发现的裂纹，其上、下表面间距，以及裂纹顶端曲率半径，都是有限值，不等于零；其二，实际裂纹，即使在裂纹顶端，应力与应变均为有限值，不存在所谓应力与应变的奇异性．这样，基于数学尖裂纹和应力奇异性的物理量缺乏坚实的物理基础．为了完善理论，可采用比较符合真实情形的半圆形顶端的钝裂纹(或切VI)模型，但钝裂纹的曲率半径的测量需要用金相的方法来测出，这又促使了金相断裂力学的发展。

复合材料的断裂力学分析

复合材料的断裂力学分析在现代工程应用中，复合材料广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域，其具有优异的力学性能和轻质化特点。

然而，复合材料在使用过程中可能会遭遇断裂问题，这对于确保结构的可靠性和安全性具有重要影响。

因此，对复合材料的断裂力学进行分析和研究，对于优化设计和应用格局具有重要意义。

断裂问题是复合材料研究领域中的一个核心问题。

复合材料的断裂行为受到许多因素的影响，如纤维和基体的相互作用、界面特性、纤维排布和纤维/基体的粘合强度等。

研究断裂力学，可以通过分析断裂失效的基本原因和机理，提高复合材料的断裂韧性和延展性，以适应多样化的应用需求。

对于复合材料的断裂力学分析，一种常用的方法是基于线弹性断裂力学理论。

这种方法适用于强度较高、刚度较大的复合材料。

通过应力场和应变场的分析，可以确定关键断裂参数，如断裂韧性、断裂能量释放率等。

此外，还可以分析复合材料中的微观缺陷和损伤，如纤维和基体的断裂、纤维断裂和层间剪切等。

通过研究复合材料的断裂行为，可以深入了解其力学性能，并提供指导优化设计和材料使用的依据。

在断裂力学分析中，还需要考虑几种常见的断裂失效模式，如纤维断裂、纤维/基体界面剪切断裂、层间剪切断裂等。

纤维断裂是复合材料最常见的失效模式之一，对于纤维增强复合材料而言，其断裂韧性和拉伸性能是至关重要的。

纤维/基体界面剪切断裂是在纤维和基体之间形成的界面失效模式，其对于界面剪切强度和界面粘结力的研究有重要的指导意义。

层间剪切断裂是复合材料中的一种失效模式，主要发生在纤维层之间，影响复合材料整体性能的重要因素之一。

在复合材料的断裂力学分析中，有几个关键的参数需要考虑。

首先是断裂韧性，它描述了材料抵抗断裂的能力。

其次是断裂能量释放率，它表示断裂过程中单位面积的能量释放情况，可以用于评估断裂的严重性。

另外，断裂的扩展速率也是一个重要的参数，通过分析断裂速率，可以判断断裂行为的临界点和材料的强度性质。

综上所述，复合材料的断裂力学分析是复合材料研究和应用中不可忽视的重要内容。

断裂力学理论及应用研究

断裂力学理论及应用研究断裂是指材料在外部加载下受到破坏产生裂纹或破片分离的物理过程，是所有材料科学中重要的研究领域之一。

断裂力学理论涉及力学、物理、化学等学科，是从宏观探讨结构构件断裂行为规律的一门学科。

本文主要从断裂力学理论的基本概念、发展历程、应用研究等方面进行探讨。

一、断裂力学理论的基本概念断裂力学理论的基本概念包括断裂韧性、应力场、应变场等。

1. 断裂韧性断裂韧性是材料断裂过程中抵抗裂纹扩展的能力。

对于材料强度越高的材料，其断裂韧性一般也越高。

一个材料的断裂韧性大小可以通过测量其断裂过程中断裂面上的裂纹扩展能量来确定。

当裂纹扩展时，其边缘会释放出能量，断裂韧性就是指在裂纹在材料中传播的过程中能够消耗这些能量的材料性质。

2. 应力场在载荷下，一个构件内的所有部分都会承受不同的应力。

应力场指的是构件内各点的应力分布状态。

应力场是描述材料内部应力状态的最基本模型。

例如，当一个材料受到拉压载荷时，其内部就会产生相应的拉伸和压缩应力。

3. 应变场应变是指材料受到外力后的形变程度，是衡量材料变形能力的重要指标。

与应力场类似，应变场指的是材料内部各点的应变状态。

例如，在机械制造过程中，材料会受到剪切应力，这会导致材料存在剪切应变。

二、断裂力学理论的发展历程断裂力学理论的发展历程可以简单划分为以下阶段：经验试验阶段、线弹性断裂力学阶段、实验与理论相结合阶段、转捩点理论阶段以及非线性断裂力学阶段。

1. 经验试验阶段经验试验阶段是断裂力学理论的雏形阶段。

在这个阶段，人们通过实验来探究材料的断裂行为，并总结出了一些经验规律。

例如，在实验中，人们发现时强度与应力之间成正比关系，这就为后来的弹性断裂力学理论的发展提供了依据。

2. 线弹性断裂力学阶段线弹性断裂力学阶段是断裂力学理论的基础阶段。

这个阶段出现了很多具有代表性的理论，例如弹性理论、能量释放率理论以及裂纹扩展跟踪技术等。

在这个阶段中，人们主要依靠线弹性理论来探究材料断裂规律。

断裂力学程靳

断裂力学程靳【原创版】目录1.断裂力学的概念2.断裂力学的发展历程3.断裂力学的应用4.断裂力学的未来发展趋势正文一、断裂力学的概念断裂力学，作为固体力学的一个重要分支，主要研究在外部载荷或内部应力作用下，材料发生的断裂现象及其规律。

断裂力学旨在揭示材料在断裂过程中的力学行为，从而为材料设计、制造和使用提供理论依据。

二、断裂力学的发展历程1.20 世纪 50 年代，断裂力学作为一门独立的学科逐渐形成，程靳教授是我国断裂力学研究的奠基人之一。

2.20 世纪 60 年代，断裂力学得到了迅速发展，研究领域逐渐扩大，开始涉及到多种材料和结构的断裂问题。

3.20 世纪 70 年代，随着计算机技术的飞速发展，断裂力学进入了数值模拟阶段，可以更精确地预测材料在断裂过程中的行为。

4.21 世纪以来，断裂力学与材料科学、纳米技术等新兴学科相互融合，不断推动着断裂力学的发展。

三、断裂力学的应用断裂力学在工程领域具有广泛的应用，包括：1.航空航天领域：断裂力学为飞机、火箭等飞行器的结构设计提供了重要的理论依据。

2.建筑领域：断裂力学为建筑结构的安全性评估和抗震设计提供了重要的参考。

3.能源领域：断裂力学在核电站、油气管道等能源设施的设计和运行中发挥着重要作用。

4.交通领域：断裂力学在汽车、火车、船舶等交通工具的结构设计中具有重要应用。

四、断裂力学的未来发展趋势1.随着新材料、新结构的不断涌现，断裂力学将不断拓展研究领域，寻求新的断裂规律。

2.断裂力学将与计算机科学、人工智能等技术紧密结合，发展更为高效、精确的数值模拟方法。

3.断裂力学将更加注重多尺度、多物理场的综合研究，提高对材料断裂行为的预测能力。

材料断裂力学的新发现与应用

材料断裂力学的新发现与应用材料断裂力学是研究材料在外部加载下发生断裂的学科，对于工程设计、材料开发和结构维护具有重要意义。

近年来，随着科学技术的不断发展，材料断裂力学领域也取得了一些新的发现和有益的应用。

本文将介绍其中的一些新发现并探讨其在工程领域的应用。

一、新发现：多尺度模拟方法材料的断裂行为受到多个尺度因素的影响，传统的连续介质力学模型无法完全描述材料的断裂行为。

近年来，研究人员开发了一种多尺度模拟方法，能够将微观尺度的材料结构信息与宏观断裂行为联系起来。

该方法通过耦合原子层、晶体层和组织层的模拟，能够更准确地预测材料的断裂机制和强度。

二、新发现：先进材料的断裂行为先进材料，如复合材料和纳米材料，具有特殊的微观结构和力学性能，在断裂行为方面呈现出与传统材料不同的特点。

研究人员发现，复合材料的断裂往往表现为界面断裂和纤维断裂的协同作用，而纳米材料的断裂行为则受到晶界和缺陷的影响。

这些新的发现为开发新型材料和提高材料的断裂韧性提供了指导。

三、新应用：高性能结构材料的设计与制备材料断裂力学的新发现为高性能结构材料的设计和制备提供了参考。

通过对材料的断裂机制和行为进行深入研究，可以实现对材料性能的精确控制和优化。

例如，在航空航天领域，研究人员利用多尺度模拟方法研究了复合材料的断裂行为，并设计出了具有较高强度和韧性的复合材料结构。

这些结构材料在提高飞机的安全性和减轻重量方面具有重要的应用价值。

四、新应用：结构健康监测与维护材料断裂力学的新发现也为结构健康监测和维护提供了有效的方法。

通过对结构的断裂行为进行分析和预测，可以提前发现结构的潜在断裂问题，并采取相应的维护措施。

例如，在桥梁结构的监测中，研究人员通过多尺度模拟方法预测了桥梁材料的断裂寿命，并设计了有效的维护策略，延长了桥梁的使用寿命，提高了结构的安全性。

综上所述，材料断裂力学的新发现为工程设计和材料开发提供了重要的依据和指导。

多尺度模拟方法的应用以及对先进材料的深入研究，将推动新材料的开发和结构性能的改善。

断裂力学的发展与研究现状

ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，ＴｈｉｓＰ印ｅｒｍａｉｎｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｂａｓｉｃｔｈｅｏｒｙａｎｄｆｒａｃｔｕｒｅｃｉｔｒｅｉｏｒｎｆｏｌｉｎｅａｒｅｌａｓｔｉｃｆｒａｃｔｕｒｅｍｅｃｈｎｉａｃｓ，ｅｌａｓｔｉｃ－ｐｌａｓｔｉｃｆｒａｃｔｕｒｅｍｅｃｈａｎｉｃｓ，ｆｒａｃｔｕｒｅｄｙｎａｍｉｃｓｏｆｔｈｅｔｈｒｅｅｃｌａｓｓｉｃａｌｆｒａｃｔｕｒｅｍｅｃｈｎｉａｃｓ，Ａｂｉｅｒｆｔａｌｋａｂｏｕｔｔｈｅｍａｉｎｐｒｏｂｌｅｍｓａｎｄｃｏｎｔｒａｄｉｃｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｓｉｎｇｕｌａｉｔｒｙｂａｓｅｄｏｎｔｈｅ
【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｆｒａｃｔｕｒｅｍｅｃｈａｎｉｃｓｉｓａｎｅｗｂｒａｎｃｈｏｆｓｏｌｉｄｍｅｃｈａｎｉｃｓｗｈｉｃｈｄｅｖｅｌｏｐｅｄｉｎ５０＂ｓ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｍａｔｕｉｒｔｙｏｆｆｒａｃｔｕｒｅ
２．２弹塑性断裂力学１９６５年Ｗｅｌｌｓ（威尔斯）目在大量实验的基础上．提出以裂纹尖端的

断裂力学的实验与理论研究

断裂力学的实验与理论研究话题背景断裂力学是研究物质在外力作用下断裂行为的学科，近年来在物理学、力学、材料学、环境科学、地球科学等领域取得了重要的研究成果，也为工程实践提供了新思路与新方法。

随着新材料、新技术的不断涌现，对物质断裂行为的深入研究显得越来越重要。

一、实验研究1. 引言断裂力学的实验研究是该领域发展的基础。

目前，国内外的学者们使用各种手段对材料进行断裂实验，以便更好地了解其材料的物理性质。

2. 实验方案实验中，通常使用用拉伸、剪切等方式施加外力对材料进行断裂实验。

例如，在材料表面加工制备标准试样，以拉伸形式进行断裂实验，并根据实验结果进行断裂形态分析，从而可以得到完整的材料物理性质信息。

3. 研究成果经过实验的研究，我们可以获得材料强度、应变、断口形貌等相关参数。

同时，还可以通过实验获得其在材料级别下的累积行为，建立相应的断裂模型并进行验证，使得对材料的性能和永久行为有更深刻的理解。

二、理论研究1. 引言断裂力学是一门极富挑战性的学科，需要从宏观物理模型的角度来考虑。

因此，断裂力学的理论研究在此领域的持续发展中也非常重要。

2. 研究方向理论研究可以帮助我们识别和描述更多的物理过程和机制，并提供一些可能的工程应用场景。

例如，通过数学模型预测材料的断裂寿命、分析断裂模式和预测材料行为在处理某些外部变量后的影响。

3. 研究成果在理论研究方面，科学家们提出了多种断裂模型。

最常见的断裂模型是弹性模型和上限塑性模型。

另外，也有基于孔隙力学和结构理论的断裂模型。

理论也可以与实验相结合，以实现更可靠的理论预测和更准确的实验结果。

三、断裂力学的应用1. 应用领域断裂力学的应用非常广泛，在材料、电子、环境科学、地质等领域中都有广泛应用。

例如，它可以用于金属、陶瓷、高分子材料、纳米材料的断裂行为研究，也可以应用于建筑工程、地下工程、隧道和水坝等的断裂问题的分析。

2. 实际应用在实际应用中，断裂力学能够为工程师、科学家和制造商提供更深入的咨询和分析。

断裂力学的研究进展和现状周刚

断裂力学的研究进展和现状周刚发布时间：2021-08-09T06:37:53.384Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第8期作者：周刚[导读] 本文还介绍了宏、微观断裂力学的发展动态，对两者的研究方法进行比较分析，得出异同及结合点。

身份证号：61012519810308xxxx摘要：本文在梳理有关断裂力学的主要著作、国内外主要会议的基础上，介绍了断裂力学理论的研究进展与发展现状，主要涵盖以下方面，即断裂力学的起源与发展动态，断裂力学主要试验标准分析和总结，断裂力学的主要工业应用领域及评估标准分析，数值模拟技术在断裂力学中的应用。

本文还介绍了宏、微观断裂力学的发展动态，对两者的研究方法进行比较分析，得出异同及结合点。

关键词：断裂力学，研究进展，现状1、断裂力学的概述断裂力学是为解决机械结构断裂问题而发展起来的力学分支，是近几十年才发展起来的一支新兴学科。

它将力学、物理学、材料学及数学、工程科学紧密结合，从宏观的连续介质力学角度出发，研究含缺陷或裂纹的物体在外界条件(荷载、温度、介质腐蚀、中子辐射等)作用下宏观裂纹的扩展、失稳开裂、传播和止裂规律[1]。

断裂力学的关注点在于如何建立评定带缺陷或裂纹运行的机械结构的安全性标准以及怎样预防断裂事故的产生。

虽然它起步较晚，但随着当今社会的快速发展，已经在航空航天、桥梁、铁路、船舶等工程领域得到了广泛地应用。

2、断裂力学的起源与发展动态早在1920年，英国的物理学家Griffith在对玻璃的断裂研究中就提出了断裂力学概念[2]。

随后，他提出了能量释放率理论，这奠定了断裂力学的基础。

此后，有许多学者都开始致力于对格氏理论研究的发展。

1960年，Irwin在经过实验计算后建立了临界应力强度因子准则，进而奠定了线弹性断裂力学的理论基础[3]。

我国对于断裂力学的研究可追溯到二十世纪。

20世纪40年代，李四光出版的专著《地质力学之基础与方法》中应用Griffith的断裂理论以解释地质学中断层运动与地震现象[4]。

断裂力学的发展及应用

断裂力学的发展及应用断裂力学是研究材料或结构在受到外力作用下发生断裂的科学学科。

它在材料科学、工程力学、机械工程、航空航天工程等领域得到了广泛应用。

本文将从断裂力学的发展历程、理论基础和应用领域等方面进行阐述。

断裂力学的发展可以追溯到19世纪60年代的英国。

当时，材料的断裂行为被认为是不可控的，因此无法进行可靠的工程设计和分析。

然而，随着强度学说的发展和研究方法技术的进步，人们开始关注材料的断裂现象，并逐渐形成了断裂力学的理论框架。

断裂力学的理论基础主要有线弹性断裂力学和粘弹性断裂力学两个方面。

线弹性断裂力学主要研究刚性材料的断裂行为，在应力达到材料的破坏强度时，材料会发生断裂现象。

粘弹性断裂力学则是研究粘弹性材料在外力作用下的破坏行为，强调材料的时间依赖性。

断裂力学的应用十分广泛。

首先，在材料科学领域，断裂力学的研究可以帮助科学家、工程师更好地理解材料的断裂机制、破坏过程和破坏特征，为新材料的开发和设计提供理论指导。

例如，在航空航天工程中，断裂力学可以用于研究飞机结构的疲劳寿命和断裂危险性，以确保飞机的安全飞行。

其次，断裂力学对工程力学领域也有着重要的意义。

通过引入断裂力学，可以对工程结构和构件的破坏行为进行预测和分析，从而提高结构的安全性和可靠性。

例如，在建筑工程中，通过断裂力学可以研究混凝土、钢筋等材料的断裂行为，为建筑物的设计和施工提供技术支持。

此外，断裂力学还被广泛应用于汽车工程、机械工程、电子工程等领域。

在汽车工程中，断裂力学可以用于研究汽车材料的断裂特性和疲劳寿命，为汽车的制造和安全性评估提供依据。

在机械工程中，断裂力学可以用于分析和优化机械零件的设计，提高机械设备的使用寿命和可靠性。

在电子工程中，断裂力学可以研究材料的可靠性和耐久性，提高电子设备的性能和稳定性。

总之，断裂力学的发展及应用不仅推动了材料科学、工程力学等学科的进步，也在各个领域为科学研究和工程设计提供了理论基础和实际指导。

材料力学中的断裂理论

材料力学中的断裂理论近年来，随着人们对材料力学的研究不断深入，断裂理论逐渐成为了材料力学中一个备受关注的热点。

断裂理论是材料力学中研究材料在受力过程中破坏的学科，研究的重点在于探究材料断裂的发生机理、预测其断裂行为及相关工程应用。

下面，本文将通过对断裂理论的介绍，阐述其在材料力学中的重要性以及研究的发展趋势。

一、断裂理论的概念断裂理论是材料力学中研究物质在受力下破裂行为的一门重要学科。

其研究的主要内容包括断裂的形成机理、断裂的预测和控制以及断裂失效的评估等。

目前，断裂理论已经逐渐成为了固体力学、材料科学及相关领域学科中不可或缺的一部分。

二、断裂理论的主要发展历程随着人们对材料力学的研究不断深入，断裂理论的研究也逐渐得以发展。

下面，我们将简要介绍一下断裂理论的主要发展历程。

1、线性断裂力学理论线性断裂力学理论是最初的断裂机理研究学派。

其基本思想是将应力分析为两个部分，即与材料强度相关的断裂应力和与材料刚度有关的弹性应力。

2、弹塑性断裂力学理论弹塑性断裂力学理论是一种发展相对较晚的断裂理论，它采用了经典力学中的弹塑性理论，同时也考虑了模量、材料硬化等因素的影响。

其主要优点在于可以模拟动态载荷下复杂结构的材料失效行为。

3、能量释放率断裂机制理论能量释放率断裂机制理论是最新的断裂理论研究方向之一。

其提出了断裂是由应变能量积累并导致材料失效的观点，将目光集中在断裂预测和研究潜在裂纹扩展的过程中。

三、断裂理论在材料力学中的应用断裂理论在材料力学中具有重要的应用价值。

其主要应用于以下领域：1、材料设计和优化断裂理论可以帮助材料工程师有效地设计新型材料，并优化现有材料的性能。

其可以预测材料失效的位置和方式，并针对性地改进材料设计方案。

2、疲劳寿命估算断裂理论在疲劳寿命估算中发挥着重要作用。

通过预测裂纹的扩展速度、疲劳裂纹的形态和尺寸等参数，可以精确地预测材料疲劳寿命，对于保证材料的可靠性和安全性具有重要意义。

3、损伤评估和监控通过损伤评估和监控，可以有效地检测材料的健康状况。

断裂与损伤力学的发展及应用

断裂与损伤力学的发展及应用断裂力学是固体力学的新分支，断裂力学作为一门真正的学科，还只是近十几年的事。

但它发展异常快速，是目前固体力学中最活跃的一个分支，在许多工程技术部门都产生了重大的影响，体现了它巨大的生命力量，已经被广泛地用来解决各种工程实际问题。

在国内外都有不少应用断裂与损伤力学解决工程成功的案例。

随着科技的发展，我们逐渐的把断裂与损伤力学应用到了混凝土的领域，并也取得了一定的成就。

由于断裂力学还是新兴学科，历史还比较短，在实践方面还有很多经验不足。

标签：断裂与损伤力学；基本理论；断裂准则断裂与损伤力学作为一门真正的学科，还只是近十几年的事。

在最近的几十年里，在第二次世界大战之后，随着设备和结构的大型化、设计应力的提高、高强度和超高强度材料的使用、焊接工艺的普遍采用以及设备与结构使用条件的严酷化（温度、介质、原子辐照、栽荷变动等），常规强度理论发生不合理的情况日益变多。

按原来的理论思想设计的设备或结构，会在短期内发生灾难性的破坏。

断裂力学应用力学起步于结构和材料，由于断裂与损伤力学与结构和材料直接相关，虽然历史很短，但已经解决了不少的工程实际问题。

损伤力学只是固体力学的一个分支学科，是遇到实际工程意义而产生的。

它经历了从无到有的过程，是一个非常热门的学科。

1、断裂力学和损伤力学的应用1.1 岩石断裂与损伤力学岩石破坏类型可以分为纵向破坏、剪切破坏、拉伸破坏。

纵向破坏主要是在极限抗压情况下，产生与轴向一致的裂缝，与受力方向一致。

在围压和轴压的共同作用下会出现剪切变形，裂缝与主应力方向呈现一定的夹角就是剪切变形。

这种破坏类型大都出现在地表断层和地震受损的房层中。

拉伸破壞是在轴对称中心受拉所产生的破坏，破坏面有很明显的分离，破坏面与破坏面之间有较大的错层。

岩石断裂力学是研究岩石介质的不均匀性对结构的破坏程度的大小，因此它要面临受压、受拉等多种不同情况。

在实验过程中，闭合裂纹大都是受压过程产生的，闭合裂纹有以下特征：1）剪切破坏，是因为两个裂纹面之间只产滑移。

损伤力学和断裂力学

损伤力学和断裂力学损伤力学也称为“断裂力学”，是研究崩溃结构物质的模型、理论和应用的学科。

通过研究机械结构在受载过程中可能出现的损伤过程、损伤规律以及失效机理等问题，对材料的使用和维护保养提供了重要的理论指导和工程参考。

损伤力学研究的范畴广泛，包括材料损伤、构件损伤、结构损伤等，主要涉及力学、材料科学、力学等学科的交叉。

本文将重点介绍损伤力学和断裂力学的研究内容和应用。

一、损伤力学的概念损伤是指材料或构件在受到载荷后，出现一定程度的损伤或裂纹，这种现象通常被称为载荷引起的裂纹或者损伤。

损伤来自于结构内部或受力的区域，其大小和分布取决于受力状态和材料性质。

在无反复载荷条件下，损伤逐渐逐步增加，到达一定程度后，结构横截面会突然断裂。

损伤力学是通过研究内部损伤的分布和演化规律等来预测结构在疲劳、震动、冲击和其他外部载荷下的行为。

在工程中，往往需要估计物质损伤的能力和变形的影响，为工程设计、评估和维护提供指导。

当损伤大小达到临界值时，结构体的崩溃就会发生，这在实际工程中是不可避免的。

因此，应用损伤力学在工程设计和再加工过程中，可以更好地优化产品结构，提高其传输能力和工作寿命。

二、损伤演化的相互作用在损伤力学的研究中，损伤的形成和演化一般是相互耦合的，即一个过程的发展可以通过其他过程来促进或抑制，同时也受到其他因素的制约和干扰，其基本的机理如下：分析疲劳导致的结构疲劳过程，可以发现内部的微损伤是一种渐进的过程。

当初始的小裂纹逐渐递增，问题将变得更加复杂，因为这些裂纹可能互相干扰，从而导致一个非常复杂的状态。

如果这些裂纹已到达一定深度，那么失效的概率也达到了一个很高的值。

本质上，任何崩溃过程都离不开损伤演化的相互作用，因为这类过程的最终结果由许多部分的相互作用决定。

三、断裂力学的发展断裂力学是研究断裂行为的学科。

虽然断裂力学和损伤力学非常相似，但它们仍然有明显的不同之处。

损伤力学更加注重裂纹的扩展和内部损伤的积累，而断裂力学则更加关注破坏过程的开始和结束。

弹塑性断裂力学

《弹塑性断裂力学》一、断裂力学研究现状与进展断裂力学是近几十年才发展起来的一支新兴学科，也是固体力学的新分支，是二十世纪六十年代发展起来的一门边缘学科。

它从宏观的连续介质力学角度出发，研究含缺陷或裂纹的物体在外界条件作用下宏观裂纹的扩展、失稳开裂、传播和止裂规律。

断裂力学应用力学成就研究含缺陷材料和结构的破坏问题，由于它与材料或结构的安全问题直接相关，因此它虽然起步晚，但实验与理论均发展迅速，并在工程上得到了广泛应用。

它不仅是材料力学的发展与充实，而且它还涉及金属物理学、冶金学、材料科学、计算数学等等学科内容。

断裂力学的创立对航天航空、军工等现代科学技术部门都产生了重大影响。

随着科学技术的发展，断裂力学这门新的学科在生产实践中得到越来越广泛的应用。

断裂力学包括线弹性断裂力学、弹塑性断裂力学、刚塑性断裂力学、粘弹性断裂力学、断裂动力学、复合材料断裂力学等分支。

断裂力学的发展主要是线弹性断裂力学、弹塑性断裂力学、断裂动力学这三种经典断裂力学的发展。

1921年,Griffith用弹性体能量平衡的观点研究了玻璃、陶瓷等脆性材料中的裂纹扩展问题，提出了脆性材料裂纹扩展的能量准则。

1955年，Irwin用弹性力学理论分析了裂纹尖端应力应变场后提出了对于三种类型裂纹尖端领域的应力场与位移场公式。

弹塑性断裂与脆性断裂不同，在裂纹开裂以后出现明显的亚临界裂纹扩展(稳态扩展),达到一定的长度后才发生失稳扩展而破坏.而脆性断裂无明显的临界裂纹扩展，裂纹开裂与扩展几乎同时发生。

弹塑性断裂准则分为两类，第一类准则以裂纹开裂为根据，如COD准则，J积分准则；第二类准则以裂纹失效为根据，如R阻力曲线法，非线性断裂韧度G法。

1965年Wells在大量实验的基础上，提出以裂纹尖端的张开位移描述其应力、应变场。

1968年,Rice提出了J积分理论.以J积分为参数并建立断裂准则。

弹塑性断裂力学的重要成就是HRR解。

硬化材料I型裂纹尖端应力应变场的弹塑性分析是由Hutchinson，Rice与Rosengren(1968)解决的,故称为HRR理论。

我国混凝土断裂力学发展三十年

未来展望
面向未来，我国混凝土断裂力学的发展应以下方向：
1、完善混凝土裂缝扩展准则和断裂韧性计算方法，提高其普适性和精度。这需要在对现有理论进行深入研究的基础上，考虑更复杂的因素，如多轴应力状态、材料非均质性等。
2、加强混凝土断裂力学的数值模拟研究。通过发展更精确的数值模型，实现对混凝土裂缝扩展和止裂措施的精细模拟，提高工程设计的可靠性和经济性。
结论
我国混凝土断裂力学发展三十年来，取得了显著成果，为我国基础设施建设提供了有力支持。然而，仍存在一些不足和挑战。面向未来，我们需要进一步完善理论、加强数值模拟研究、结合实际工程开展更多有针对性的研究，并加强国际合作与交流，以推动我国混凝土断裂力学的发展迈向更高水平。
参考内容
引言
钢筋、FRP（纤维增强塑料）与混凝土是现代工程中常用的复合材料，其界面力学特性对于结构的性能和安全性具有重要意义。在复杂载荷作用下，界面的破坏与断裂是导致结构失效的重要原因之一。因此，研究基于断裂力学的钢筋、 FRP与混凝土界面力学特性具有重要的理论意义和工程应用价值。
结果与讨论
通过对实验结果和数值模拟的分析，本次演示得出以下结论：（1）混凝土材料的微观结构和力学性能对断裂行为具有显著影响，其中骨料粒径和种类、水灰比、纤维掺量等因素对混凝土的断裂韧性和延性有重要影响；（2）试验方法和数值模型的选取对混凝土断裂研究的准确性具有重要影响，
如数字图像相关技术和声发射技术在实时监测裂缝扩展方面具有较高的精度和可靠性；（3）通过优化设计和施工，可以降低混凝土结构的断裂风险，如采用增强钢筋网、增加约束条件等措施可以提高混凝土的抗裂性能。
主要成果与不足
经过三十年的发展，我国混凝土断裂力学取得了显著成果。首先，在基础理论研究方面，我国学者提出了多种适用于中国国情的新型混凝土裂缝扩展准则和断裂韧性计算方法。其次，在应用研究方面，我国混凝土断裂力学为众多重大工程提供了理论指导和技术支持，如三峡大坝、港珠澳大桥等。此外，我国在混凝土材料的耐久性方面也开展了广泛研究，为提高结构物的使用寿命提供了有效途径。

材料力学中的断裂韧性研究

材料力学中的断裂韧性研究材料力学是研究材料在外部作用下的变形和破坏行为的学科。

在材料力学中，断裂韧性是一个非常重要的指标，它描述了材料在应力作用下逐渐破坏的能力。

断裂韧性是材料设计和制造的重要依据之一，因此研究断裂韧性具有重要的科学意义和应用价值。

一、断裂韧性的概念和测量方法断裂韧性是指材料在应力作用下逐渐破坏的能力。

通常情况下，材料受到外部应力作用时会发生塑性变形，逐渐形成裂纹，最终导致断裂。

断裂韧性与材料的断裂强度不同，它反映了材料的抗拉断性能，而断裂强度只是材料拉伸断裂时的强度极限。

断裂韧性的测量方法比较复杂，通常有以下几种常见方法：1. K_IC(裂纹扩展应力强度因子)法：是一种直接测量断裂韧性的方法，通过对裂纹扩展的速率和裂纹尖端周围应力场的分析，可以确定材料的断裂韧性。

2. TCT(脆性破坏温度)法：该方法可以得到材料在低温下的断裂韧性，通常用于评估金属材料或复合材料的热应力断裂韧性。

3. CTOD(裂纹口开度位移)法：CTOD法是一种非常有效的测量断裂韧性的方法，通过测量裂纹口的开度位移来确定材料的断裂韧性。

二、断裂韧性的影响因素材料的断裂韧性是由多种因素综合作用所决定的，包括材料本身的组织结构、晶粒度、温度、应力状态等。

其中，比较重要的因素有以下几个：1.材料微观结构：材料的微观结构决定了材料的强度和塑性性能，因此也会影响断裂韧性。

晶粒尺寸、晶格位错、晶界等因素都会对材料的断裂韧性产生影响。

2.温度：温度对材料的断裂韧性影响很大，一般来说低温下材料的断裂韧性更高。

这是因为低温下材料的塑性变形能力较差，裂纹扩展速率较慢，因此材料的断裂韧性更高。

3.应力状态：不同的应力状态对材料的断裂韧性也有影响。

在拉伸应力状态下，裂纹的扩展方向往往与应力作用方向垂直，这种情况下材料的断裂韧性最高。

三、断裂韧性的研究现状和发展趋势作为材料力学的一个重要分支，断裂力学已经成为一个非常成熟的学科。

对于断裂韧性的研究也已经进行了很多年。

理论与应用断裂力学

理论与应用断裂力学断裂力学是指研究材料在机械外载作用下，如何发生破坏及其形成和扩展的科学。

断裂力学研究的对象是材料在断裂前、中、后的力学行为和损伤演变。

它是现代材料科学研究中重要的分支之一，具有广泛的理论应用价值。

本文将从理论与应用两个方面，介绍断裂力学的基本概念和发展现状。

一、理论1. 断裂力学的基本概念在强度学中，本质上我们研究的是材料最终破坏的强度，以及在材料破坏之前的稳定裂纹扩展行为。

由此，我们可以定义断裂强度和裂纹扩展强度。

并且，材料的断裂过程是在应力场下进行的，我们可以通过应力强度因子来描述应力状态下的断裂行为。

2. 断裂力学的发展现状近年来，随着计算机技术和数值模拟方法的不断发展，断裂力学从实验方法转为计算方法逐渐成为了主流。

借助高性能计算机，人们可以更准确地模拟复杂的物理过程，如图像处理、数值计算、信息处理等。

同时，人们也在从材料、构件、结构等不同层面建立对应的断裂力学体系，刻画材料的破坏机理和裂纹扩展行为，为现实应用提供可靠的理论依据。

二、应用1. 机械结构破坏分析在机械结构设计过程中，断裂力学可以帮助工程师更好地设计和优化结构，以便在使用寿命内实现最多的性能和安全。

这一流程包括确定材料强度参数、建立机械模型、检测和分析应力场、计算应力强度因子和模拟生命周期行为等。

2. 材料疲劳性能研究由于疲劳损伤在结构材料中的特殊作用，断裂力学能够有效地帮助人们更好地了解疲劳行为和裂纹扩展过程。

通过对复杂的疲劳裂纹扩展行为的数值模拟，可以确保结构的疲劳寿命至少与其设计寿命相当。

同时，材料型号和测试数据可以为工程师提供更好的信息，以更好地预测疲劳性能和生命周期。

3. 建筑结构安全评估断裂力学可以帮助我们更好地评估各种建筑结构的安全性。

结构元件的破坏状态和完整性可以通过计算应力强度因子、应力/应变超前。

实验强度和疲劳性能在结构纵向和横向上的分布。

基于断裂力学的这些分析方法，结构工程师可以更好地了解管道、桥梁、平台等建筑结构受力状态下的行为，预测结构的生命周期和维护需求，保证结构的安全性和性能。

断裂力学的起源和展望

断裂力学的起源和展望摘要：断裂力学是50年代开始发展起来的固体力学的新分支。

主要按断裂力学发展的成熟度，着重介绍线弹性断裂力学、弹塑性断裂力学、断裂动力学这三种经典断裂力学的基本理论与断裂准则，简要谈及建立在奇异性基础上经典断裂力学断裂理论所存在的主要问题与矛盾，并说明断裂力学在一些工程上的应用以及对新材料断裂理论的探索与对未来断裂力学的展望。

关键词：断裂力学；基本理论；断裂准则0引言断裂力学是近几十年才发展起来的一支新兴学科，它从宏观的连续介质力学角度出发，研究含缺陷或裂纹的物体在外界条件（荷载、温度、介质腐蚀、中子辐射等）作用下宏观裂纹的扩展、失稳开裂、传播和止裂规律[1]。

例如，断裂力学技术已被应用于估算各种条件下的疲劳裂纹增长率、环境问题和应力腐蚀问题、动态断裂以及确定试验中高温和低温的影响，并且由于有了这些进展，在设计有断裂危险性的结构时，利用断裂力学对设计结果有较大把握。

断裂力学研究的方法是：从线弹性力学方程或弹塑性力学方程出发，把裂纹作为一种边界条件，考察裂纹顶端的应力场、应变场和位移场，设法建立这些场与控制断裂的物理参量的关系和裂纹简短附近的局部断裂条件。

1断裂力学的产生和发展传统强度设计的危机传统强度设计是以材料力学为基础的。

假定材料均匀、连续、各向同性、没有裂纹和缺陷，设计时只要满足下式[]s b k kσσσσ⎧⎪⎪≤⎨⎪⎪⎩ 塑性材料（如中低强钢、合金钢）脆性材料（如铸铁）结构就安全，否则就不安全。

式中：σ——工作应力；[]σ ——许用应力；s σ——材料屈服强度；b σ——材料抗拉强度；k ——安全系数。

一般取k =1.3~2.0。

实际结构中可能有的缺陷和其他想不到的或难以控制的因素（如计算方法的不准确、载荷估计的难以准确等），系数k 中都考虑的到了。

断裂力学的起源和展望

断裂力学的起源和展望摘要：断裂力学是50年代开始发展起来的固体力学的新分支。

1断裂力学的产生和发展传统强度设计的危机传统强度设计是以材料力学为基础的。

式中：σ——工作应力；[]σ ——许用应力；s σ——材料屈服强度；b σ——材料抗拉强度；k ——安全系数。

一般取k =1.3~2.0。

实际结构中可能有的缺陷和其他想不到的或难以控制的因素（如计算方法的不准确、载荷估计的难以准确等），系数k 中都考虑的到了。