断裂力学要点.pptVIP

理论强度与实际强度的关系;金属的断裂;断裂的力学条件;〔3〕对于韧性材料而言，由于裂尖存在塑性区，因此需要对Ki值进行修正。

A、当塑性区尺寸远小于裂纹尺寸时；

由mises屈服准那么可求出裂尖塑性区尺寸为：

由于应力松弛的影响，塑性区的尺寸将会增大为：

平面应力

平面应变;修正后的应力强度因子为

B、当塑性区尺寸较大时；

可通过能量的判据〔形变功差率〕Jic和CTOD来作为裂纹启裂的判据。;〔6〕在弹塑性情况下，Hutchinson-Rice-rosengren〔哈钦森-赖斯-罗森格伦〕用EPFM求出裂纹尖端的应力和应变的解，即HRR奇异解，同时也证明了J积分同样唯一决定这裂纹尖端弹塑性应力，应变场的强度。;疲劳断裂;〔2〕但如果是交变载荷，当卸载后，塑性区周围的弹性区是不可逆的，不能恢复的，由此引起的弹性区和塑性区变形不同步，使的弹性区给塑性区一个压缩力，使得塑性区产生反向滑移，也使得裂尖闭合、钝化。

同时，裂尖的拉伸与压缩状态，使得滑移带的宽度增加，在裂尖前方会形成空穴，裂尖的延伸与空穴连接导致了裂纹的扩展。;3、疲劳寿命的估算有应力-寿命法、应变-寿命法、断裂力学法，对于汽车弹簧、齿轮、传动轴等零件，在较低的应力幅或者变幅下进行工作时，零件只发生弹性变形，此时一般用S-N曲线表征材料的疲劳极限。但是S-N曲线有如下局限性：

〔1〕没有把疲劳裂纹的发生与扩展区别开来

〔2〕没有方法揭示疲劳扩展各阶段的特征

〔3〕没有考虑材料中不同初始长度裂纹对疲劳寿命的影响

〔4〕没有引入断裂力学的计算方法，致使对零件的疲劳寿命难以定量估算;影响裂纹扩展速率的因素;小裂纹问题的提出;如果以疲劳极限代替门槛应力，那么可以计算长裂纹和短裂纹的临界值。

因此，临界值与疲劳极限和裂纹扩展门槛值有关，对于高强度钢而言，疲劳强度高，而裂纹扩展门槛值低，故短裂纹的尺寸很小，根本为μm级别，甚至小于晶粒尺寸。;小裂纹的定义或分类;小裂纹的萌生和扩展;小裂纹的扩展特性;小裂纹的扩展特性;闭合效应