材料损伤断裂理论课件.pptVIP

混凝土损伤力学的研究现状1)结构受周期性循环荷载作用；2)结构受到加载速率很大的荷载作用，主要模型有Sauris模型、Bui模型、Henty模型等。

混凝土断裂力学的研究现状国内外很多研究学者进行各种断裂模式(张开型、滑开型、撕开型、复合型)的试验研究以及断裂韧度的测试，提出了一系列应力强度因子的计算方法和经验断裂判据，主要成果有:A.Griffith用弹性体能量平衡的观点研究了玻璃等脆性材料中的裂纹扩展问题，提出了断裂临界应力作为材料断裂的判据，但模型基于线弹性理论，仅限于理想脆性材料。1961年wells提出了弹塑性条件的断裂COD准则:当裂纹尖端在荷载作用下张开位移达到临界值时，裂纹就会开裂，若继续增加载荷，达到裂纹失稳点时，材料就失效破坏。1955年用弹性力学理论分析了裂纹尖端应力应变场，提出了裂纹尖端附近的强度因子，建立了裂纹强度因子判据。我国的徐世烺和系统发展了基于裂缝扩展粘聚力的Kr阻力曲线准则，建立了实用的双K断裂准则，可用于描述半脆性材料的裂缝起裂,稳定扩展和失稳破坏全过程。但主要问题有:确定双K断裂参数的最小尺寸，全级配混凝土双K断裂参数的试验，不同强度等级混凝土及不同级配混凝土软化本构关系，不同强度等级混凝土及不同级配混凝土断裂能Gp的测定，同强度等级混凝土及不同级配混凝土双K断裂参数的测定等。刘黎，断裂损伤理论在混凝土中的应用研究，2013

以渐进衰坏为指标由于细观结构(微裂纹、微孔洞、位错等)引起的材料或结构的劣化过程称为损伤。?断裂的概念由弥散分布的微裂纹串接为宏观裂纹，再由宏观裂纹演化至灾难性失稳裂纹，这一过程称之为断裂过程。

损伤力学主要研究宏观可见的缺陷或裂纹出现以前的力学过程；断裂力学研究宏观裂纹体的受力与变形、以及裂纹的扩展，直至断裂的过程。

?损伤力学研究内容研究含损伤的变形固体在载荷、温度、腐蚀等外在因素的作用下，损伤场的演化规律及其对材料的力学性能的影响。?损伤力学研究方法?断裂力学研究方法

均匀性和连续性假设均不成立（1）线弹性断裂力学---当裂纹尖端塑性区的尺寸远小于裂纹长度，可根据线弹性理论来分析裂纹扩展行为。（2）弹塑性断裂力学---当裂纹尖端塑性区尺寸不限于小范围屈服，而是呈现适量的塑性，以弹塑性理论来处理。

l基本概念一个物体在力的作用下分成两个独立的部分、这一过程称之为断裂，或称之为完全断裂。如果一个物体在力的作用下其内部局部区域内材料发生了分离，即其连续性发生了破坏，则称物体中产生了裂纹。大尺度裂纹也称为不完全断裂。l主要内容l断裂概念及分类l材料的理论断裂强度lGriffith能量平衡理论l应力强度因子

?解理断裂（如陶瓷、玻璃等）?剪切断裂（如有色金属、钢等）l??过载断裂及混合断裂

于弹性范围内，可以把物体视为带有裂纹的弹性体。研究裂纹扩展有两种观点：

1913年，Inglis研究了无限大板中含有一个穿透板厚的孔的，得到了性力学精确分析解，称之Inglis解。1920年，Griffith研究玻璃与陶瓷材料脆性断裂，将Inglis解中的短半于0，得到Griffith裂。

二.Orowan与Irwin对griffith理论的解释与发展设金属材料的裂纹扩展单位面积所需要的塑性功为，则剩余强度和临界裂纹长度可表示为

Irwin在1948年引入记号能量释放率能量释放率也称为裂纹扩展能力准则

基于种性，1957年Irwin提出新的物理量—力度因子

四、裂纹的类型.裂纹尖端附近的应力场和位移值1.按裂纹的几何类型分类

滑开型(Ⅱ型):裂纹扩展受切应力控制,切应力平行作用于裂纹面而且垂直于裂纹线,裂纹沿裂纹面平行滑开扩展.

滑移型裂纹撕裂型裂纹III型

l脆性材料或高强度钢所发生的脆性断裂l小范围屈服：塑性区的尺寸远小于裂纹尺寸u大范围屈服，端部的塑性区尺寸接近或超过裂纹尺寸，如：中低强度钢制成的构件．

ü塑性区简化为条形ü理想塑性2.D-M模型的修正-吸附力模型(Barenblatt，1962)（B-D模型）ü条形区内应力不均等，而是由吸附力决定的分布力。ü当吸附力等于屈服应力时，模型退化为D-M模型

王春玲，塑性力学，中国建筑工业出版社

COD(CrackOpeningDisplacement)裂纹张开位移。裂纹体受载后，裂纹尖端附近的塑性区导致裂纹尖端表面张开——裂纹张开位移：表达材料抵抗延性断裂能力

但要注意裂纹开裂临界值不是裂纹失稳扩展的临界值；

二、J积分的定义和特性COD准则的优点：l测定方法简单l经验公式能有效地解决中、低强度强度钢焊接结构及压力容器断裂分析问题缺点：不是一个直接而严密的裂纹尖端弹、塑性应变场的表征参量.Rice于1968年提出J积分概念，J积分主要应用