断裂力学PPT精选.ppt

断裂与损伤力学 fracture and damage Mechanics 道路与铁道工程/桥梁与隧道工程 硕士研究生用  课程概况out|ine 参考教材: 断损伤理论及应用,尹双增等,清华大学出版社 工程断我与损伤,庄茁等,机械工业出版社  课程安排: ·第1章绪论 ·第2章裂纹尖端的应力、位移场 第3章应力强度因子与能量法 第4章小范围屈服理论 ·第5章弹塑性断裂力学 第6章断裂判据 ·第7章损伤力学概述及一维损伤理论  第1章绪论 1.1引言 (1)断我力学的产生 断裂力学是近三十年发展起来的新学科,是固体力学 的一个重要分支,由于与工程技术有密切关系而发展迅速 以往衡量材料或结构是否安全是以材料的强度来判断 即 a≤{以]= k 这种强度计算方法已有一百多年的历史。但后来工程中发生 的一系列低应力破坏事故使传统的设计理论发生动摇。研究 发现众多工程事故都始于断纹。断裂力学就是在这种情况下 产生的。 结构为何破坏? 存在裂纹  (2)研先对象与任务 定义: 断裂力学是研究带裂纹体的强度和裂纹扩展规律的一门学科 任务 1)研究袈纹尖端附近的应力变化 2)掌握袈纹在荷载作用下的扩展规律。 3)了解带裂纹构件的承载能力 4)提出抗断设计的方法,保证构件安全。 断裂力学的发展为强度设计打开了新领域,但并不能完全代替传统 的强度设计理论。 应用条件: 1)对象是带裂纹和缺陷的物体。 2)要有能使断裂产生的应力 3)材料本身对脆断敏感(韧性低)  (3)应力集中和断我破坏 问题 材料产生裂纹后破坏应力要比无缺陷材料的 破坏强度低得多,为什么? 应力集中  上图中的材料无裂纹,应力均 匀通过,各截面应力平均分布。 而下图由于有裂纹,材料断开 应力无法通过断口,只能绕行, 都挤在裂纹尖端处,发生应力 集中。 在外荷载并不增长的情况下,裂 三一做尖挑的力比天如处大得 多,当应力达到临界值时,裂纹 扩展,构件相连接的部分变少 局部应力早超过许用应力,故最 后构件破坏  +脆性断裂 塑性断裂 失稳断裂点 起裂点 o失稳断裂点 变形量 应用线弹性断裂力学解决脆性断裂,而应用弹塑性断袈 力学解决韧性断裂。  13强度设计与断裂韧性设计 按强度设计方法,图a的最大应力为n b 若考虑到安全系数N,将要求Omax 小于σ、/N,即 bh2 F≤ 6NL 对于图b的情况,应用断裂力学计算 方法,引入断裂强度因子K,对于较 小的裂纹有 K.1 2Z 令材料的断裂韧度为K1由前式得 bh Ke 64L.12t