复合型裂纹.ppt

第二章 复合型裂纹 定义：处于多向变形状态的裂纹。 现状：不成熟，特别对于复合型裂纹的弹塑性问题。 复合型裂纹的特点：裂纹一般不按裂纹原方向扩展，而且失稳条件更复杂。 纯I型裂纹问题 纯II型裂纹问题 纯III型裂纹问题 ? ? ? ? ? ??????? 裂纹起始准则 KI=KIC KII=KIIC KIII=KIIIC 复合型裂纹的定义 裂纹尖端不再受到纯I、II或III型的应力奇异场的作用，而是同时受到上述多个应力场的作用。 典型的复合型裂纹 I、II复合型 典型的复合型裂纹 I、II复合型 复合型裂纹 主要问题： 1. 裂纹开始沿什么方向扩展？即确定裂纹开裂角； 2.裂纹在什么条件下开始扩展？即确定临界状态。 第二章 复合型裂纹 目前研究此问题的三种方法： 以应力为参数的方法； 以应变为参数的方法； 以能量为参数的方法 第二章 复合型裂纹 最大周向应力准则（1963年，Erdogan and Sih)： 该理论建立在如下两个基本假设： 1 裂纹沿最大周向应力的方向开裂。 2 当此方向的周向应力达到临界值时，裂纹失稳扩展。 第二章 复合型裂纹 裂纹尖端坐标 第二章 复合型裂纹 仅考虑KI，KII的复合裂纹，则最大周向准则的数学表达式为： 方向角由下式决定： 第二章 复合型裂纹 对于纯II型裂纹： 方向角 断裂判据： 第二章 复合型裂纹 能量释放率准则（Palaniswamy) 两个基本假设： 1 裂纹沿产生最大能量释放率的方向扩展； 2 裂纹的扩展是由于最大能量释放率达到临界状态。 第二章 复合型裂纹 仅以I，II型复合裂纹为例，且考虑裂纹的起始，则得到与方向有关的能量释放率。 第二章 复合型裂纹 能量释放率的数学表达式： 方向角 和最大周向应力准则相同 判据： 第二章 复合型裂纹 对于I，III型裂纹，实验发现裂纹沿原裂纹面的方向扩展，因而断裂判据可以直接表示为： 第二章 复合型裂纹 应变能密度因子准则（by G.C.Sih,S准则) 特点：综合考虑裂纹尖端的六个应力，对于平面应变问题，以应力强度因子表示的应变能密度W为： 第二章 复合型裂纹 定义应变能密度因子S如下： S = W / r (它的单位是：N.m-1,or kg.mm-1) r? 0, S趋于无限大，因此必须考虑裂纹尖端微小区域以外的应变能密度。 第二章 复合型裂纹 应变能密度准则在预测裂纹扩展时的两个基本假设： 裂纹沿应变能密度因子最小的方向开始扩展； 裂纹的扩展是由最小应变能密度因子达到了材料响应的临界值SC时发生。 第二章 复合型裂纹 考虑纯I型，有： 考虑纯II型，有： 第二章 复合型裂纹 工程中应用的近视断裂判据 思想：上述各理论都有其各自的物理意义和表达方式，但相差不大；受裂纹检测技术的限制，工程中不可能得到关于裂纹很精确的信息。为此，通过实验、总结得到了如下的近视断裂判据： 第二章 复合型裂纹 统一断裂判据 思考题 线弹性断裂力学的断裂判据和材料力学强度准则有何区别？ 线弹性断裂力学是如何处理裂纹尖端的小屈服问题？ 复合型裂纹的主要问题是什么？，目前有几种处理的方法？,你能提出与此不同的方法吗？ * ? x y o 裂纹受到KI，KII的联合作用 裂纹 r 考虑纯III型，有 * * * * *