韌性材料裂紋尖端塑性區(qū)的斷裂分析.pdf

1、中文摘要論文題目學(xué)科名稱研究生指導(dǎo)教師韌性材料裂紋尖端塑性區(qū)的斷裂分析固體力學(xué)陳攀師俊平教授摘要簽名：簽名：人們對裂紋擴(kuò)展機(jī)理的研究始終是斷裂力學(xué)研究的主要內(nèi)容，對于脆性材料，線彈性斷裂理論取得了巨大成功，線彈性斷裂準(zhǔn)則可以應(yīng)用到工程實踐中去，來預(yù)測裂紋的擴(kuò)展。但是對于韌性材料，由于在裂紋尖端會產(chǎn)生一個小的塑性區(qū)，對于塑性區(qū)內(nèi)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系始終沒有得到一個較好的結(jié)果，特別是在工程實際中，裂紋多為復(fù)合型裂紋，因此研究韌性材料復(fù)合型裂紋的斷裂

2、問題具有重要的現(xiàn)實意義。對于復(fù)合型裂紋的研究，學(xué)者提出了許多斷裂準(zhǔn)則來預(yù)測裂紋的失穩(wěn)和開裂角度。但是綜合分析這些斷裂準(zhǔn)則，都是基于線彈性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系得到的。在裂紋尖端塑性區(qū)內(nèi)，塑性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系是非線性存在的，因此，用線彈性斷裂準(zhǔn)則不能解決塑性區(qū)內(nèi)裂紋的斷裂問題。本文利用應(yīng)變能密度因子的方法建立了塑性應(yīng)變能密度準(zhǔn)則，用該準(zhǔn)則來預(yù)測塑性區(qū)內(nèi)裂紋的開裂問題，得到了裂紋開裂的臨界值以及裂紋的開裂角。根據(jù)塑性應(yīng)變能密度理論提出了兩個基本假設(shè)：當(dāng)材

3、料的塑性應(yīng)變能密度達(dá)到臨界值時，裂紋失穩(wěn)開裂；裂紋的開裂方向沿著塑性應(yīng)變能密度減小的方向。本文選取了三種不同類型的材料，得到了他們的塑性應(yīng)變能密度，并根據(jù)第一個假設(shè)得到了不同材料的臨界塑性應(yīng)變能密度，根據(jù)第二個假設(shè)得到了II型裂紋時，裂紋的開裂角度。并對I—II復(fù)合型裂紋進(jìn)行了斷裂分析，建立了復(fù)合型裂紋的斷裂判據(jù)，將結(jié)果與實驗值做了比較。根據(jù)Mises屈服準(zhǔn)則，得到了裂尖到塑性區(qū)的最大半徑，塑性應(yīng)變能密度沿著半徑方向積分，得到了塑性應(yīng)變