應(yīng)力場強(qiáng)度因子和平面應(yīng)變斷裂韌性.ppt

結(jié)構(gòu)件不可避免的存在宏觀裂紋，結(jié)構(gòu)件在低應(yīng)力下脆性破壞正是由微裂紋導(dǎo)致的。(P47),2.4 應(yīng)力場強(qiáng)度因子和平面應(yīng)變斷裂韌性,I型,II型,III型,c=Kc- K為與材料、試件尺寸、形狀及受力狀態(tài)等有關(guān)的系數(shù)。當(dāng)=c或K=cc1/2時，材料立即斷裂。,裂紋長度與斷裂應(yīng)力的關(guān)系,實(shí)驗總結(jié),裂紋尖端附近應(yīng)力與各個參數(shù)的關(guān)系（ 強(qiáng)調(diào)的是數(shù) 值關(guān)系，試樣未必斷裂）,2.4.2 裂紋尖端應(yīng)力場分析, ij= K1/(2r)1/2f ij () P49,其中，K1為與外加應(yīng)力、裂紋長度c、裂紋種類和受力狀態(tài)有關(guān)的系數(shù)，稱為應(yīng)力場強(qiáng)度因子，其下標(biāo)表示是I型擴(kuò)展類型，單位是Pam1/2。,在r<<C處，即為裂紋尖端處的一點(diǎn)， 0， 得： yy =K1/(2r)1/2 此時，使裂紋擴(kuò)展的主要動力是 yy,由 yy =K1/(2r)1/2 A = yy A = 2 (c/)1/2 （見2.3節(jié)）可得 K1 =Yc1/2 K1是反映裂紋尖端應(yīng)力場強(qiáng)度的強(qiáng)度因子。 Y為幾何形狀因子，和裂紋型式、試件幾何形狀有關(guān)。求K1的關(guān)鍵在于求Y,2.4.3 應(yīng)力場強(qiáng)度因子及幾何形狀因子,臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子K1C （平面應(yīng)變斷裂韌性）：當(dāng)K1隨著外應(yīng)力增大到某一臨界值，裂紋尖端處的局部應(yīng)力不斷增大到足以使原子鍵分離的應(yīng)力f，此時，裂紋快速擴(kuò)展并導(dǎo)致試樣斷裂。 因此，需要滿足 K1=Y c1/2 K1c,2.4.4 臨界應(yīng)力場強(qiáng)度因子及斷裂韌性,經(jīng)典強(qiáng)度理論與斷裂力學(xué)強(qiáng)度理論的比較 經(jīng)典強(qiáng)度理論 斷裂強(qiáng)度理論 斷裂準(zhǔn)則： f/n K1 = （ c ) K1c,有一構(gòu)件，實(shí)際使用應(yīng)力為1.30GPa,有下列兩種鋼供選： 甲鋼： f =1.95GPa, K1c =45MPam1/2 乙鋼： f =1.56GPa, K1c =75MPam1/2 傳統(tǒng)設(shè)計：甲鋼的安全系數(shù): 1.5， 乙鋼的安全系數(shù) 1.2 斷裂力學(xué)觀點(diǎn)： 設(shè)最大裂紋尺寸為1mm，計算得Y=1.5 甲鋼的斷裂應(yīng)力為: 1.0GPa 乙鋼的斷裂應(yīng)力為: 1.67GPa P51,