工程材料力学性能第4章总结

四

1.根据外加应力与裂纹扩展面的取向关系，裂纹扩展有三种基本形式：

1）张开型(Ⅰ型)裂纹扩展。拉应力垂直作用于裂纹扩展面，裂纹沿作用力方向张开，沿裂纹面扩展 2）滑开型(Ⅱ型)裂纹扩展。切应力平行作用于裂纹面，而且与裂纹线垂直，裂纹沿裂纹面平行滑开扩展 3）撕开型(Ⅲ型)裂纹扩展。切应力平行作用于裂纹面，而且与裂纹线平行，裂纹沿裂纹面撕开扩展

裂纹扩展形式中，以I 型裂纹扩展最危险，容易引起脆性断裂

2. 式中 Y 为裂纹形状系数，是一个无量纲系数。 a 指裂纹半长。 K I 指应力场强

度因子，单位为MPa·m 1/2

3.定义：当σ或a 增大时，K Ⅰ也逐渐增加，当K Ⅰ 达到某一临界值时，裂纹便失稳扩展而导致材料断裂。这个临界或失稳状态的K Ⅰ 值记作K c 或K IC ，称为断裂韧度。

K IC 为平面应变下的断裂韧度，表示在平面应变条件下材料抵抗裂纹失稳扩展的能力。 K c 为平面应力断裂韧度，表示在平面应力条件下材料抵抗裂纹失稳扩展的能力。

4. 裂纹失稳扩展脆断的断裂判据： K I < K IC 有裂纹，但不

会断裂 K I = K IC 临界状态 K I > K IC 裂纹失稳扩展，直至断裂 5. 平面应变的塑性区宽度比平面应力的小得多，因此平面应变是一种最硬的应力状态，塑性区最小。

6. 扩大后的塑性区宽度，不论是平面应力状态还是平面应变状态,经计算R 0=2 r 0

7.修正的条件：当计算应力场强度因子时，一般σ/ σs ≥需进行塑性区修正

8. 通常把裂纹扩展单位面积由系统释放势能的数值称为裂纹扩展能量释放率，简称能量释放率或能量率，用G I 表示

G IC 称为断裂韧度（平面应变断裂韧度），表示材料阻止裂纹失稳扩展时单位面积所消耗的能量。 断裂G 判据：G I ≥G IC

9.

试样尺寸： 因为K IC 是在平面

应变和小范围屈服条件下的K I 的临界值，所以测定K IC 时所用试样尺寸，必须保证裂纹尖端处于平面应变和小范围屈服状态。 a K πσ=I c K K ⅠⅠ≥c c c a Y K σ=

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