当前位置: > 凯时真人 >
凯时真人表明当相邻的两个裂纹之 间的间距相对于裂纹长度 足够较大时,裂纹之间的 相互影响可忽略不计。
(c)适用于裂纹尖端附近区域,即要求r<<a。 应力分量由两部分组成:一部分是关于场分布 的描述,它随点的坐标而变化,通过的奇异性及角 分布函数 f 来体现;另一部分是关于场强度的描 述,由应力强度因子KI来表示,它与裂纹体的几何 及外加载荷有关。
式中K I Y a ,σ为名义应力(结构中无缺陷时该处的应 力);a为裂纹尺寸;Y为形状修正系数(随裂纹尺寸、形状、 裂纹处结构的几何参数、边界条件而变化)。
说 明: (a)对于裂纹尖端附近区域内某一定点(r,), 其应力大小取决于KI的大小, KI越大,该点的应力 也越大。因此,是表征裂纹尖端区域应力强弱程度 的参量,而且是唯一的参量。 (b)因为 ij 1 r,故当r→0时, ,称为应力具有1 的奇异性。只要是I型裂纹问题裂尖区域的应力场都 具有相同的奇异性,它远比其它附加项要大得多。
第三节 应力场强度因子 第四节 裂纹扩展的能量理论 第五节 平面应变断裂韧性的测量 第六节 复合型裂纹的断裂理论
可能是冶炼中产生的浃渣、气孔、加工中引起的刀 痕、刻槽、焊接中的气泡、未焊透等,在断裂力学 中,常把这些缺陷都简化为裂纹,并统称为“裂 纹”。
6)裂纹的模型及特征尺寸 (1)模 型:圆型及椭圆型平面裂纹。 (2)特征尺寸: * 裂纹长度l :穿透裂纹的评定尺寸,是缺陷分类的 主要特征尺寸。 * 裂纹深度a:表面裂纹的主要特征尺寸,是判别裂 纹是否为允许的主要参数。 * 裂纹间距s(或理解纹中心距2b):是区分多个裂纹 是否相互干涉的特征尺寸之一。 * 裂纹距自由表面的最小距离s’:由其确定是埋藏裂 纹还是表面裂纹。
2)裂纹尖端的塑性区 根据线弹性力学,由应力场公式,当r→0,σ ij →∞ 。但实际上对一般金属材料,当应力超过材料 的屈服强度,将发生塑性变形,在裂纹顶端将出现 塑性区。 因塑性区带来的问题: * 一方面这是因为断裂是裂纹的扩展过程,裂 纹扩展所需的能量主要支付塑性变形功,材料的塑 性区尺寸越大,消耗的塑性变形功也越大,材料的 断裂韧性KIC相应地也就越大。 * 另一方面,由于我们是根据线弹性断裂力学来 讨论裂纹顶端的应力应变场的,当塑性区尺寸增大 时,线弹性断裂理论是否适用就成了问题。
1)按缺陷在结构中的位置 (a)穿透裂纹:贯穿构件厚度的裂纹称为穿透裂纹。 (b)表面裂纹:裂纹位于构件表面,或裂纹深度相对 于构件厚度比较小,简化为半椭圆片状裂纹。 (c)深埋裂纹:裂纹位于构件内部,常简化为椭圆片 状裂纹或圆片状裂纹。
2)按裂纹的受力情况 (a)张开型(I型):在与裂纹表面正交的拉应力作 用下,裂纹面产生张开位移而形成的一种裂纹(位移 与裂纹面正交即沿拉应力方向(图a)。 (b)滑开型(II型):在平行于裂纹面而裂纹尖端线 垂直方向的剪应力作用下,使裂纹面产生沿裂纹面 (即沿作用的切应力方向)的相对滑动而形成的一种 裂纹。(图b)。 (c)撕开型(III型):在平行于裂纹面而与裂纹尖端 线平行方向的切应力作用下,使裂纹面产生沿裂纹面 外(即沿作用的切应力方向)的相对滑动而形成的一 种裂纹(图c)
可见,当a≤c,则 a / c 0 ,无限大体内的椭圆片状裂纹可近似 按无限大板内的中心穿透裂纹来处理。
必须注意,因为在裂纹 尖端处,r是有限的 ( r 2 ),所以,应力也 是有限的,没有裂纹尖端的 奇异性。
7)裂纹的方向和位置 (1)方 向:与最大主应力方向的关系(垂直或平行) (2)位 置:表面或浅埋裂纹等。
8)单个与密集缺陷 多个裂纹存在时,裂纹对材料的影响受相邻裂纹 间距的影响,会产生干涉。
1)I 型裂纹尖端的应力场 对于“无限大”板具有长为2a的中心穿透裂 纹,在无限远处受双向等值的拉伸应力σ作用。
推论: “无限大”平板,在裂纹面上x=-a到x = a到受 到均匀分布的张力P作用。 K I p a
以I型裂纹问题为例来讨论裂纹尖端的塑性区。 我们知道,对于I型裂纹问题,裂纹尖端附近区域的 应力分量为:
对于I型和II型裂纹来说,是属于平面问题。但对 于III型裂纹,由于裂纹面是沿z方向错开,因此平行 于xy平面的位移u=0,v=0,只有z方向的位移w≠0,显 然这一问题不属于平面问题,它是反平面问题。
3)按缺陷的形状 根据缺陷的真实形状确定。可简化为圆型、椭圆 型,表面缺陷的半圆型、半椭圆型及贯穿型直裂纹等。
4)按缺陷的密集程度 单个缺陷、多个缺陷和密集缺陷。 多个缺陷及密集缺陷又分为共面缺陷及非共面缺陷。
(b)“无限大”平板,在长为2a的中心穿透裂纹表 面上,距裂纹中心点为x=±b处,各作用一对集中力 P(单位厚度上承受的压力)
(c)“无限大”平板,在裂纹面上从x=-a到x=-a1, 从x=a1到x = a到受到均匀分布的张力P作用。
1)不同裂纹下的应力场强度因子 (1)无限大板中的I型裂纹 (a) “无限大”平板具有长为2a的中心穿透裂纹 ,在“无限远”处受到双向拉应力作用。
第一节裂纹及其分类第二节裂纹尖端的应力场第三节应力场强度因子第四节裂纹扩展的能量理论第五节平面应变断裂韧性的测量第六节复合型裂纹的断裂理论在实际的构件中常存在各种缺陷除了裂纹外还可能是冶炼中产生的浃渣气孔加工中引起的刀痕刻槽焊接中的气泡未焊透等在断裂力学中常把这些缺陷都简化为裂纹并统称为裂1按缺陷在结构中的位置a穿透裂纹
Copyright © 2002-2017 DEDECMS. 织梦科技 版权所有 Power by DedeCms