所职 第七章断裂 anc 程 材料科学与工程学院王泓主编
第七章 断裂韧性
所职 /背言 研完表明,很多脆断事故与拍件中存在裂发或缺 陷寶关,而且断裂应力低于属戚),即低屈力尼断。 解次裂纹体畅威力胧断,形成了断裂力学这样 个新学科 断裂力学的研宠自容包括裂纹尖糯的应力和应安分 折;建立新的断裂判据;断裂力学参量的计算与5实验测 定,断裂捌和捉高衬抖廝裂初性途奁等。 POLYTCHA 程 材料科学与工程学院王泓主编
7.1 前言 研究表明，很多脆断事故与构件中存在裂纹或缺 陷有关，而且断裂应力低于屈服强度，即低应力脆断。 解决裂纹体的低应力脆断，形成了断裂力学这样一 个新学科。 断裂力学的研究内容包括 裂纹尖端的应力和应变分 析；建立新的断裂判据；断裂力学参量的计算与实验测 定，断裂机制和提高材料断裂韧性的途径等
所职 71裂发体的三种安形式 1型或开型外加拉应力与5裂纹面垂,使裂纹 开,即为1型或张开型,如1m/所示。 BⅡ坐或屠开型外和如应力平行子裂紋面开要夏子 裂纹前线,即茵Ⅱ型或滑开型,如固1所示。 5型或新开型外加切力庞平行于裂纹面又平行 于裂纹前稼线,即Ⅲ型或撕开型,如图71所示 anc 程 材料科学与工程学院王泓主编
7.2 裂纹的应力分析 7.2.1 裂纹体的三种变形模式 1)Ⅰ型或张开型外加拉应力与裂纹面垂直，使裂纹 张开，即为Ⅰ型或张开型，如图7-1(a)所示。 2)Ⅱ型或滑开型 外加切应力平行于裂纹面并垂直于 裂纹前缘线，即为Ⅱ型或滑开型，如图7-1(b)所示。 3)Ⅲ型或撕开型 外加切应力既平行于裂纹面又平行 于裂纹前缘线，即为Ⅲ型或撕开型，如图7-1(c)所示
年所 不22坐裂纹去端啪威力场丝奶 有一无限大椒,含寶一长出的中心容透裂纹,在 无限述处作用育物市的向拉应力。线弹性断裂力学 给出裂纹芸附近意点P(r,日的客应力分重的解。 anc 程√2x222K K cos-sIn SIn cos[1+sinsin 2Tr 材料科学与工程学院王泓主编
] 2 3 sin 2 [1 sin 2 cos 2 = + r K y 7.2.2 I型裂纹尖端的应力场与位移场 ] 2 3 sin 2 sin 2 cos 2 r K yx = 设有一无限大板，含有一长为2a的中心穿透裂纹，在 无限远处作用有均布的双向拉应力。线弹性断裂力学 给出裂纹尖端附近任意点P(r,θ)的各应力分量的解
若为礞該,裂紋实处于手面运力状吞所 若为厚板,裂纹尖瑞处子平面应变状态, 0z=0 平面应力 z=V0X+Oy)平面互变(7-la 坐裂纹失端处于三向伸应和收态,力次在杀度系数很 小,因而是尼啪力收态。 由虎庀定律,可求出裂纹尖瑞的各应变分量,然后积 分,戒得各市向帕丝移分量。下面仅写出沿方向丝移分重 么的表达式。 五早都力收下1m20- 课在手面变状春下 1-1)co 材料科学与工程学院王泓主编
I型裂纹尖端处于三向拉伸应力状态，应力状态柔度系数很 小，因而是危险的应力状态。 由虎克定律，可求出裂纹尖端的各应变分量；然后积 分，求得各方向的位移分量。下面仅写出沿y方向位移分量 V的表达式。 在平面应力状态下 ： 在平面应变状态下 ： 若为薄板，裂纹尖端处于平面应力状态; 若为厚板，裂纹尖端处于平面应变状态， σz=0 平面应力 σz=ν(σx+σy) 平面应变 (7-1a)