| 词条 | 断裂力学 |
| 释义 | § 断裂力学 § 正文 cfsaghyrjkhk固体力学的一个新分支。研究带有初始裂纹的构件发生低应力脆断的规律性，并据此提供防止这种断裂的计算方法。低应力脆断是构件在承受的拉应力远低于材料的屈服强度时所发生的意外断裂，是裂纹从裂纹源处扩展到全断面而造成的。 断裂力学中对于材料所用的力学模型比材料力学中的力学模型多一条或几条裂纹，也就是说，材料为均匀、连续介质的假设仍被引用,只是在个别有裂纹的部位,介质的连续性才被破坏。 在研究裂纹处有拉应力的构件（如带初始裂纹的拉伸或弯曲构件）的低应力脆断规律时，除了裂尖附近的极微小区域外，材料均处于线弹性状态，故可按线弹性力学的方法对裂尖附近区域内的应力、应变和位移进行分析。由于裂纹的力学模型是在尖端处曲率半径等于零的尖切口，因此，按线弹性力学方法求得的裂尖处的应力就具有奇异性，而这种应力奇异性的强度通常被称为裂尖处的应力强度因子,用KI表示(见图)。 KI值与拉伸或弯曲构件在裂尖位置处的拉应力σ 成正比，并与裂纹尺寸参数a的平方根成正比。线弹性断裂力学认为,带裂纹构件裂纹发生失稳扩展的必要条件是：裂尖处的应力强度因子KI达到材料的临界应力强度因子值KIc。KIc通常称为材料的平面应变断裂韧度，其值可通过对于带有初始裂纹的拉伸或弯曲试样进行试验求得。当试样尺寸符合一定的要求时，用试样测得的断裂韧度KIc值就与试样的几何尺寸及它们之间的比例无关，而是材料固有的力学性能。对于各种受力情况及裂纹情况下的构件，在裂尖处的应力强度因子目前已有手册备查，常用材料的断裂韧度KIc值也有试验数据可查。因此，按线弹性断裂力学方法，就可以评定带初始裂纹的构件对于低应力脆断的安全性，以此作为常规强度计算的一个补充。 断裂力学 很多带初始裂纹的构件是用低强度、高韧度材料制成的。在裂纹发生失稳扩展前，裂纹尖端附近已出现了较大范围的塑性区。对这类构件，线弹性断裂力学的分析方法已不适用。按弹塑性断裂力学的观点来判断这种裂纹起始扩展的条件，通常是以裂纹尖端处的张开位移值δ达到裂纹开裂时材料的临界值δcr作为判据。也有时采用在裂纹周围弹塑性区域内一个与积分线路无关的能量线积分 J达到裂纹启裂时材料的临界值JIc作为判据。J和δ这两个参数在线弹性条件下均与应力强度因子KI存在着确定的关系。材料的这两个固有的力学性能δcr和JIc可称为材料在弹塑性条件下的断裂韧度值。由于在弹塑性范围内裂纹从启裂到失稳扩展这一过程中，构件的承载能力还有所增长,所以，按启裂时的δcr或JIc进行计算是偏于保守的。 近年来,已开始将断裂力学中的参量，例如K、J、δ等，用来描述带裂纹构件在疲劳、蠕变、应力腐蚀等过程中裂纹扩展的规律，据此判定这类构件的使用寿命。这方面的研究已取得了初步的成功，并在飞机结构、反应堆压力容器及管道等方面应用。但对扩展中的裂纹，当其裂纹扩展量较大时，为描述裂纹尖端处的应力、应变及位移场，需用一个新的参量来代替原来常用的K、J、δ等参量才更恰当。对此还有大量的理论和实验工作有待进行。 参考书目 D.布洛克著，王克仁等译：《工程断裂力学基础》，科学出版社，北京，1980。(D.Brock，Elementary Enɡineerinɡ Fracture Mechanics，Noordhoff,Leyden，1974.) § 配图 § 相关连接 |
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