《精细陶瓷力学性能评价方法》断裂力学1.pptx

精细陶瓷力学性能评价方法;1.引言

2.强度的测试及其统计性质

3.缺陷及其对强度的影响

4.显微结构对强度的影响

5.环境对强度的影响

;力学是一门独立的基础学科，是有关力、运动和介质(固体)，宏、细、微观力学性质的学科，研究以机械运动为主，及其同物理、化学、生物运动耦合的现象。

力学一词的英语是mechanics(源于希腊语μηχανη──机械)。在英语中，mechanics是一个多义词，既可释作力学，也可释作机械学、结构等。

力学可区分为静力学、运动学和动力学三部分，静力学研究力的平衡或物体的静止问题;运动学只考虑物体怎样运动，不讨论它与所受力的关系;动力学讨论物体运动和所受力的关系。;力学也可按所研究对象区分为固体力学、流体力学和一般力学三个分支。根据研究对象具体的形态、研究方法、研究目的的不同，固体力学可以分为理论力学、材料力学、结构力学、弹性力学、板壳力学、塑性力学、断裂力学、计算力学等等。

材料力学是力学的一个分支，主要研究物体变形时所受的外载荷与作用于物体内部内力大小之间的关系。;材料力学解决的问题：;连续性假设，变形连续性假设，可用坐标的连续函数表示，并可采用无限小的分析方法

均匀性假设，通过试样测得的材料力学性能可用于构件的任何部位

各向同性假设

小变形假设;外力：构件受到由其它构件对它的作用力，包括载荷和约束力。载荷是别的物理主动作用在所研究构件上的力，约束力是支持着构件的物体对所研究构件施加的反作用力，是被动力。

内力：当构件受到外力作用发生变形时，构件内各质点间的力将发生变化，产生所谓“附加内力”，并且这个附加内力与外力使得整个构件受力平衡，它是构件的强度刚度及稳定性研究的基础。;应力;应变;关于两门新科学的对话，伽利略;断裂是所有工程材料在设计和使用过程中都必须加以慎重考虑的一个基本问题。;英国德哈维兰彗星号(deHavillandComet)，是方形的窗户，四个角的部位容易产生疲劳裂纹;应力集中;1913年Inglis的发现;应力集中导致的应变场变化仅仅局限在孔的边界外大小约为椭圆孔长半轴c的一个很小的区域内，而最大的应力梯度则局限在一个更小的区域，这个区域的大小约等于椭圆孔最大曲率半径。;在Inglis工作的基础上，1921年Griffith导出了第一个计算固体材料断裂强度的理论公式;理论分析结果;Obreimoff云母劈裂实验，类似于自由承载悬臂梁;大量实验已经证明，对于具有不稳定的平衡状态的裂纹系统,其断裂强度?f与裂纹初始尺寸c0之间的关系可以用如下的通式形式表示：;从Griffith理论到断裂力学;本征的脆性使得最危险裂纹尺寸偏小。

显微结构影响尤为显著。

均匀连续性假设将面临考验。;理论力学刚体

材料力学引入变形

断裂力学引入裂纹;固体材料的理论结合强度等于平衡裂纹尖端处的最大应力，也就是一个分子结构凭借其本征的键强度可能承受的最大应力水平。

取ρ=0.5nm(分子尺度)，带入应力集中方程，推算理论强度约为E/10水平。

玻璃纤维暴露后强度下降到稳态值。

3μm-1mm玻璃纤维强度具有明显尺寸效应，外推到分子尺度，验证E/10。

;以强度为线索，对陶瓷材料断裂力学基本理论和基本方法进行简要的介绍。;谢谢!