应力强度因子.ppt

(也可以说是局部应力应变场,此应力应变场不同于构件其他部分应力应变场)应与裂端的扩展有关。即与能量的释放有关。裂端应力应变场的强度(intensity)足够大,断裂即可发生。反之,断裂就不发生。裂端应力应变场应为一局部场。①张开型Openingmode②滑移型Slidingmode同平面剪切型in-planeshearmode③反平面剪切型anti-Ⅰ型裂纹:裂端附近一点A(r,θ),r<<a,a为裂纹尺寸。由弹性理论:应力场:由式(3-1)可知,裂端区应力场的形式恒定,当r和θ一定时,其强度完全由KⅠ值的大小来决定。因此称KⅠ为Ⅰ型裂纹的应力强度因子(stressintensityfactor)。+含r的高次项+含r的高次项+含r的高次项(3-1)裂端正前方:裂纹表面:应变:假设为线弹性问题(材料线弹性,小挠度)i,j=x,y(3-2)fij是θ的函数。εij也是由KI的大小决定的。——x方向的位移分量——y方向的位移分量——剪切模量平面应变。——泊松比k=平面应力由弹性力学分析可知:对Ⅱ型和Ⅲ型裂纹,应力应变场的强度也由KⅡ,KⅢ决定,可查阅有关参考书。(3-3)思考题2型裂纹的裂端区应力场在裂纹表面有何特点?在裂纹正前方又有何特点?裂端区位移分量在裂纹表面和正前方又有何特点?(3-1)和式(3-2)给出的应力场和应变场是根据线弹性理论推导而得的。分析可知:当r→0时(裂纹端点),应力分量趋于无限大,这种特性称为应力奇异性(stresssingularity)解释如下:(弹性理论)无穷远处作用有σ,A、B处会发生应力集中。用应力集中系数(stressconcentrationfactor)来衡量应力集中的程度。设a为椭圆长半轴,b为椭圆短半轴∵ a≥,∴ Kt≥3。