断裂力学问题简介

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断裂学在工程中的应用
1、带裂纹零部件的强度校核
比如：飞机结构损伤强度校核 一些运输机上，在其窗口处发现了一些长度约0.2mm的径向 裂纹.为了保证安全飞行，必须对其强度进行校核，此时进 行裂纹扩展计算，以求得裂纹从初始裂纹长度a0扩展到临界 裂纹长度的剩余寿命.
断裂学在工程中的应用
基本概念
按裂纹在外力作用下扩展方式，可分为：
线性弹性断裂力学
外加应力在弹性范围内，而裂纹前端塑性区很小时，这种断裂问题 可以用线弹性力学处理，这种断裂力学叫线弹性断裂力学。线弹性断裂 力学处理裂纹问题有两种方法：
应力场强度分析 能量分析
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考虑裂纹尖端的应力场强度，得出断裂条件。
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2、从断裂韧性角度对材料和热处理工艺的选择
比如：对高强度钢薄壁容器的热处理工艺选择 某些容器壁内可能存在表面浅裂纹，那么我 们需要选择某种热处理工艺，使其断裂韧性 较高，从而获得较好的韧性储备。
断裂学在工程中的应用
3、对零部件剩余wk.baidu.com劳寿命进行估算
比如：对转子剩余疲劳寿命的估算 某发电机转子中心孔内壁受切向应力，转子的缺陷大部分 为长而浅的中心孔表面裂纹，经测定得到材料的疲劳裂纹 扩展速率，要保证该转子40年安全运行而不发生断裂，那 我们必须求出转子在交货时允许最大的初始裂纹。
是裂纹开始扩展的判据,不是裂纹失稳 扩展的断裂判据
J积分原理及全塑性解
J积分J.R.Rice于1968年提出的
定义:建立一个围绕裂纹尖端的围线积分,这个积分值与积 分路径无关,为一常数,并认为这一数值反应了裂尖应力应 变场的强度。(能量率的线积分)
裂纹尖端 沿逆时针方 向 临界J积分,表示材料抵 抗裂纹扩展的断裂韧 性,通过测试获得。
Engineering Fracture Mechanics
断裂力学问题简介
刘撼 & 汪逸萍
苏州科技学院土木学院
内容简介
基本概念 线弹性断裂力学 弹塑性断裂力学 断裂力学在工程中的应用
基本概念
断裂力学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。
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考虑裂纹扩展时的能量变化，建立平衡方程，获得断裂条件。
弹塑性断裂力学
对于塑性变形占很 大比重的弹塑性断 裂体的断裂问题
用小试样测试 KIC的问题
COD参量及其计算
把裂纹体受力后裂纹尖端的张开位移作为一个参 量，建立这个参量与外加应力（或应变）和裂纹长 度a的关系，计算弹塑性加载时裂纹尖端的张开位移， 然后把材料起裂时的c值作为材料的弹塑性断裂韧性 指标。利用＝c作为判据判断是够是否发生破坏。