工程断裂力学第一章new.ppt

  1. 1、本文档共42页,可阅读全部内容。
  2. 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
  3. 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载
  4. 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
工程断裂力学第一章new.ppt

工 程 断 裂 力 学 力学课程层次 刚体力学:理论力学,分析力学,多刚体力学,天体力学等 理想变形体力学:材料力学,结构力学,弹塑性力学,振动力学,粘弹塑性力学等 缺陷变形体力学:断裂力学,损伤力学,细观力学,岩石力学等 课程内容 断裂力学是为解决机械结构断裂问题而发展起来的力学分支,它将力学、物理学、材料学以及数学、工程科学紧密结合,是一门涉及多学科专业的力学专业课程。 本课程将简要介绍断裂的工程问题、能量守恒与断裂判据、应力强度因子、线弹性和弹塑性断裂力学基本理论、裂纹扩展、J积分以及断裂问题的有限元方法等内容。 第一章 引 言 1.1 关于断裂的工程问题 1979年5月-个晴朗的下午,一架美国麦克唐纳?道格拉斯公司制造的DC-10型宽体客机,从芝加哥国际机场起飞。突然间,地面上有人看见飞机机翼下的一个发动机脱落了。不到几秒钟的时间,飞机就从低空掉下来,飞机上二百七十多人全部遇难,美国历史上最大的空难事件就这样发生了。 至今为止,这样的空难仍然难以完全避免!!! 飞机发动机为什么会脱落? 美国航空管理局和飞机制造公司专家调查后发现:原来是连接发动机和机翼的连接件发生了断裂。 断裂事故 二次世界大战期间,特别是四十年代后期,美国曾建造了大约2500艘自由号型万吨轮,在服役期间有145艘断成两截,700艘左右严重破坏。 其它:海洋平台发生崩溃 压力容器发生破裂 吊桥的钢索断裂 天然气管道破裂 房屋开裂倒塌 气轮机叶片断裂…… 车轴断裂 轨道断裂 桥梁断裂 桥梁断裂 锅炉、液化气罐爆炸 房屋垮塌 地震 1982年,美国哥伦布实验室受国家标准局委托,对断裂事故造成的经济损失进行评估,结果表明损失约占国民生产总值的6%. 我国劳动部统计过锅炉压力容器爆炸事故,发生率约为发达国家的10倍,重大恶性事故是发达国家的100倍。 断裂破坏特征 尽管材料可能是由延性材料制成,但是灾难性破坏大多有脆性特征。 大多数是低应力破坏,破坏时应力远小于屈服极限或设计的极限应力。 大多数破坏始于缺陷、孔口、缺口根部等不连续部位。 断裂破坏传播速度很高,难以防范和补救。 高速撞击、高强度材料、低温情况下更容易发生。 航空工业中的关键问题 近五十年来,随着宇航和航空工业的飞速发展,高强度合金(高强度的钢、铝和钛等合金)广泛应用。 高强度合金:比强度相当高,即强度与质量密度的比值较一般金属或合金高得多。 高强度合金的优点:用高强度合金制成的机械结构,通常体积较小、重量较轻、用料还可以大大节省。这个优点对宇航的飞行器,例如火箭、太空船、航天飞机和人造卫星等特别重要。 高强度合金的缺点 大部分高强度合金都比较脆,容易发生断裂;在腐蚀性环境介质中,甚至在相对湿度较高的环境中,就可能萌生出裂纹。 由高强度合金所制成的机械结构发生断裂时的应力水平,往往远低于屈服应力。这些断裂问题用传统的强度理论,例如用屈服判据,是解释不了的。 断裂力学的诞生 当机械结构带有裂纹时,判断机械结构发生断裂的时机,不能用屈服判据,而应该寻求新的断裂判据。 现代断裂力学(fracture mechanics)这门学科,就在这种背景下诞生了。从上世纪五十年代中期以来,断裂力学发展很快,目前线性理论部分已比较成熟,在工程方面,已广泛应用于宇航、航空、海洋、兵器、机械、化工和地质等许多领域。 科学家与工程师关心的两个问题 在设计、制造、安装和使用的整个过程中: 如何建立评定带缺陷或裂纹运行的机械结构的安全性标准 如何预测和防止断裂事故的发生 断裂力学的关键问题(一) 1.多小的裂纹或缺陷是允许存在的,即此小裂纹或缺陷不会在预定的服役期间发展成断裂时的大裂纹? 2.多大的裂纹就可能发生断裂,即用什么判据判断断裂发生的时机? 3.从允许存在的小裂纹扩展到断裂时的大裂纹需要多长时间,即机械结构的寿命如何估算?以及影响裂纹扩展率的因素。 4.在既能保证安全,又能避免不必要的停产损失,探伤检查周期应如何安排? 5.万一检查时发现了裂纹,该如何处理? 断裂力学的关键问题(二) 什么材料比较不容易萌生裂纹? 什么材料可以容许比较长的裂纹存在而不发断裂? 什么材料抵抗裂纹扩展的性能较好? 怎样冶炼、加工和热处理可以得到最佳效果? 解决断裂问题的思路 为解决上面所提的工程问题和材料问题,对于含裂纹的受力机械零件或构件,必须先找到一个能表征裂纹端点区应力应变场强度(intensity)的参量,就象应力可以作为裂纹不存在时的表征参量一样。 解决断裂问题的思路—科学假说(续)

文档评论(0)

2232文档 + 关注
实名认证
内容提供者

该用户很懒,什么也没介绍

1亿VIP精品文档

相关文档