工程断裂力学 与断裂力学有关的工程力学基础
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受力的应力分布, 具体计算了孔边应力集中问题。Griffith 1920 年在 Inglis 的 基础上，用能量法分析了脆性材料的破坏准则，成为断裂力学最早的奠基者。Irwin 则在前人的基础上，1957年成功地分析了裂纹尖端的应力场和位移场，提出了应力 强度因子的概念,使断裂力学成为一门学科。
此后许多科学家在这方面做出了贡献。我国60年代初就开始了断裂力学的研究 工作。虽然因文革延误，但陈篪等科技工作者还是做出了相当突出的工作。 ● 近来的发展：
断裂力学在上世纪60－80年代得到长足发展，经历发烧期，建立了许多理论。
绪论
1989 Irwin指出： “线弹性断裂力学已基本成熟，关键是在应用中 不断完善；弹 塑性断裂力学及动态断裂力学还有很长的路要走”。
1989 ICF大会主席之一Leibowite指出： “尽管多年来断裂力学在解决重大问题上 取得很大进展，但必须明了断裂力学远非一门成熟的学科。今后最迫切的是需要付出极 大的努力发展能预测稳定裂纹启裂或扩展的更完善的断裂理论。其中一个主要方向就是 要深入研究断裂力学与经典力学的区别，并找出能统一裂纹与非裂纹体的统一理论”
§ 1-5 应变能密度 § 1-6 应力函数的复变函数表示
§ 1-6-1 复变量复习： § 1-6-2 用复变函数表示的应力函数 § 1-7 材料的变形模型 § 1-7-1 简单拉伸的试验结果 § 1-7-2 材料单向受力的简化模型 § 1-8 材料的屈服条件
断裂研究的重大意义
社会和经济发展的需求是科学发展的动力。结构件的失效带来巨大的社会和 经济问题。断裂是所有失效中最严重、最危险的失效。飞机失事80%以上是疲劳或应力 腐蚀断裂引起。发达国家每年因断裂失效造成的损失为GDP的4%（美国因此每年损失 1000 多亿美元）,同时断裂给人身生命安全造成极大威胁（地球板块断裂研究是地震 研究的重要方向）。因此断裂研究有重大的经济和社会意义 。
目前断裂力学研究已经过了发烧期，处于向动态断裂力学等方向深度发展阶段。 ● 主要学习内容
线弹性断裂力学为主, 注重应用 ● 材料科学与工程和该课程的关系
结构材料包括功能材料工程应用必须正视或解决的问题。
要求：重视概念、学以致用、适当记笔记。
第一章：与断裂力学有关的工程力学基础
§ 1-1 一点的应力与应变 § 1-1-1 一点的应力 § 1-1-2 斜截面上的应力 § 1-1-3主应力和主平面 § 1-1-4 一点的应变
什么是断裂力学？
断裂力学是一门研究含裂纹物体，裂纹的启裂、扩展到断裂的宏观过程及断裂 条件的科学。
绪论
● 代表人物 谈到断裂力学发展，它归功很多人，有三个人值得我们特别提出，他们是：
Inglis, Griffith, Irwin. Inglis 把缺陷看成材料内部的小孔, 1913年理论计算了无限大板中心椭圆孔
（“Elementary Engineering Fracture Mechanics” D. Broek）
绪论
● 断裂力学产生的背景 断裂现象—古老而普遍的问题 人－工具－断裂 （石器，木棒、陶器——损坏、折断、更换） 工业发展－事故 （火车、桥梁、房屋——轴断、桥坏、房塌） 战争－灾难尤甚 （飞机、战船、火炮——机毁、船折、人亡） 断裂发生的根本原因－ 设计问题 — 理论不完善 使用问题 — 使用不正确 材料问题 — 材料不完整 其中材料问题最复杂、认识有限！材料为什么会断裂？断裂原因和规律 是什么？——几百年来的研究课题。
绪论
尽管社会不断发展，断裂问题仍层出不穷
多少世纪来，人们积累了大量有关断裂的现象和经验，但一般的解决方法就 是替换，换新的或找更强的材料代替，对断裂的认识停留在现象上。18世纪以来随 着工业的发展，对构件需求和要求更高，开始探索断裂理论，以材料力学为代表的
理论、 模型等随后提出几十个。但随着新材料（如高强度钢）新工艺（如焊接）的 发展，断裂问题仍层出不穷。Why ? 这一方面说明断裂问题的复杂性，另一方面说 明，已有的断裂理论还解决不了全部问题。 上世纪中，在现代工业发展和战争的的 推动下，人们对断裂现象认识的进一步深化，对材料强度、缺陷、位错、应力集中 等理论研究不断深入，断裂力学终于在1957年应运而生，成为学科，且已经在生产 和设计中发挥重大作用，并继续承受检验。
工程断裂力学
Engineering Fracture Mechanics
（ 40 学 时 ）
主要章节
第一章：与断裂力学有关的工程力学基础（复习） （7）
第二章：线弹性断裂力学初步
（15）
第三章：弹塑性断裂力学简要
（8）
第四章：断裂力学在疲劳裂纹扩展中的应用
（6）
复习 考试
（2） （2）
主要参考书：《工程断裂力学》李洪升等编 《工程断裂力学基础》王克仁等译
考虑一个问题：
下图是4块等厚度的板， A的宽度为 W ，B、C、D 3块的宽度为 W+a 。但在 这增加的宽度a上分别为无缺陷，有直径为d 的孔缺陷和裂纹缺陷，在两端分别 施加均匀拉力 F1、F2、F3、F4 后破坏，请问：所施加力的大小应怎样排列？
答案：
Why?
材料不是完美无瑕的
绪论
工程材料都有缺陷（先天— 夹杂、夹渣、瑕疵、空洞、裂缝
§ 1-2 平衡微分方程 § 1-2-1 微单元的平衡方程 § 1-2-2 边界条件 § 1-2-3 应力应变关系（各项同性、小变形、弹性连续体）
§ 1-3 平面Βιβλιοθήκη Baidu力与平面应变 § 1-3-1 平面应力 § 1-3-2 平面应变
第一章：与断裂力学有关的工程力学基础
§ 1-4 相容方程和应力函数 § 1-4-1 相容方程 § 1-4-2 求解平面问题的基本方程 § 1-4-3 应力函数 § 1-4-4 极坐标求解平面问题方程
后天— 冶炼、加工、制造、安装、使用）
材料中的宏观尺寸缺陷—这里通称为裂纹（尖裂纹或钝裂纹）。
由于材料有缺陷，材料的自身强度是理论强度的1/10-1/100；
由于材料有缺陷，材料在受力后会在缺陷处产生严重的应力集中；
由于材料有缺陷，材料会在某种应力作用下产生亚临界裂纹扩展，材料对
外界的抗力不仅与外力有关还与裂纹的长度有关。
此后许多科学家在这方面做出了贡献。我国60年代初就开始了断裂力学的研究 工作。虽然因文革延误，但陈篪等科技工作者还是做出了相当突出的工作。 ● 近来的发展：
断裂力学在上世纪60－80年代得到长足发展，经历发烧期，建立了许多理论。
绪论
1989 Irwin指出： “线弹性断裂力学已基本成熟，关键是在应用中 不断完善；弹 塑性断裂力学及动态断裂力学还有很长的路要走”。
1989 ICF大会主席之一Leibowite指出： “尽管多年来断裂力学在解决重大问题上 取得很大进展，但必须明了断裂力学远非一门成熟的学科。今后最迫切的是需要付出极 大的努力发展能预测稳定裂纹启裂或扩展的更完善的断裂理论。其中一个主要方向就是 要深入研究断裂力学与经典力学的区别，并找出能统一裂纹与非裂纹体的统一理论”
§ 1-5 应变能密度 § 1-6 应力函数的复变函数表示
§ 1-6-1 复变量复习： § 1-6-2 用复变函数表示的应力函数 § 1-7 材料的变形模型 § 1-7-1 简单拉伸的试验结果 § 1-7-2 材料单向受力的简化模型 § 1-8 材料的屈服条件
断裂研究的重大意义
社会和经济发展的需求是科学发展的动力。结构件的失效带来巨大的社会和 经济问题。断裂是所有失效中最严重、最危险的失效。飞机失事80%以上是疲劳或应力 腐蚀断裂引起。发达国家每年因断裂失效造成的损失为GDP的4%（美国因此每年损失 1000 多亿美元）,同时断裂给人身生命安全造成极大威胁（地球板块断裂研究是地震 研究的重要方向）。因此断裂研究有重大的经济和社会意义 。
目前断裂力学研究已经过了发烧期，处于向动态断裂力学等方向深度发展阶段。 ● 主要学习内容
线弹性断裂力学为主, 注重应用 ● 材料科学与工程和该课程的关系
结构材料包括功能材料工程应用必须正视或解决的问题。
要求：重视概念、学以致用、适当记笔记。
第一章：与断裂力学有关的工程力学基础
§ 1-1 一点的应力与应变 § 1-1-1 一点的应力 § 1-1-2 斜截面上的应力 § 1-1-3主应力和主平面 § 1-1-4 一点的应变
什么是断裂力学？
断裂力学是一门研究含裂纹物体，裂纹的启裂、扩展到断裂的宏观过程及断裂 条件的科学。
绪论
● 代表人物 谈到断裂力学发展，它归功很多人，有三个人值得我们特别提出，他们是：
Inglis, Griffith, Irwin. Inglis 把缺陷看成材料内部的小孔, 1913年理论计算了无限大板中心椭圆孔
（“Elementary Engineering Fracture Mechanics” D. Broek）
绪论
● 断裂力学产生的背景 断裂现象—古老而普遍的问题 人－工具－断裂 （石器，木棒、陶器——损坏、折断、更换） 工业发展－事故 （火车、桥梁、房屋——轴断、桥坏、房塌） 战争－灾难尤甚 （飞机、战船、火炮——机毁、船折、人亡） 断裂发生的根本原因－ 设计问题 — 理论不完善 使用问题 — 使用不正确 材料问题 — 材料不完整 其中材料问题最复杂、认识有限！材料为什么会断裂？断裂原因和规律 是什么？——几百年来的研究课题。
绪论
尽管社会不断发展，断裂问题仍层出不穷
多少世纪来，人们积累了大量有关断裂的现象和经验，但一般的解决方法就 是替换，换新的或找更强的材料代替，对断裂的认识停留在现象上。18世纪以来随 着工业的发展，对构件需求和要求更高，开始探索断裂理论，以材料力学为代表的
理论、 模型等随后提出几十个。但随着新材料（如高强度钢）新工艺（如焊接）的 发展，断裂问题仍层出不穷。Why ? 这一方面说明断裂问题的复杂性，另一方面说 明，已有的断裂理论还解决不了全部问题。 上世纪中，在现代工业发展和战争的的 推动下，人们对断裂现象认识的进一步深化，对材料强度、缺陷、位错、应力集中 等理论研究不断深入，断裂力学终于在1957年应运而生，成为学科，且已经在生产 和设计中发挥重大作用，并继续承受检验。
工程断裂力学
Engineering Fracture Mechanics
（ 40 学 时 ）
主要章节
第一章：与断裂力学有关的工程力学基础（复习） （7）
第二章：线弹性断裂力学初步
（15）
第三章：弹塑性断裂力学简要
（8）
第四章：断裂力学在疲劳裂纹扩展中的应用
（6）
复习 考试
（2） （2）
主要参考书：《工程断裂力学》李洪升等编 《工程断裂力学基础》王克仁等译
考虑一个问题：
下图是4块等厚度的板， A的宽度为 W ，B、C、D 3块的宽度为 W+a 。但在 这增加的宽度a上分别为无缺陷，有直径为d 的孔缺陷和裂纹缺陷，在两端分别 施加均匀拉力 F1、F2、F3、F4 后破坏，请问：所施加力的大小应怎样排列？
答案：
Why?
材料不是完美无瑕的
绪论
工程材料都有缺陷（先天— 夹杂、夹渣、瑕疵、空洞、裂缝
§ 1-2 平衡微分方程 § 1-2-1 微单元的平衡方程 § 1-2-2 边界条件 § 1-2-3 应力应变关系（各项同性、小变形、弹性连续体）
§ 1-3 平面Βιβλιοθήκη Baidu力与平面应变 § 1-3-1 平面应力 § 1-3-2 平面应变
第一章：与断裂力学有关的工程力学基础
§ 1-4 相容方程和应力函数 § 1-4-1 相容方程 § 1-4-2 求解平面问题的基本方程 § 1-4-3 应力函数 § 1-4-4 极坐标求解平面问题方程
后天— 冶炼、加工、制造、安装、使用）
材料中的宏观尺寸缺陷—这里通称为裂纹（尖裂纹或钝裂纹）。
由于材料有缺陷，材料的自身强度是理论强度的1/10-1/100；
由于材料有缺陷，材料在受力后会在缺陷处产生严重的应力集中；
由于材料有缺陷，材料会在某种应力作用下产生亚临界裂纹扩展，材料对
外界的抗力不仅与外力有关还与裂纹的长度有关。