裂紋分叉原因分析及分叉角的預(yù)測(cè).pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，斷裂力學(xué)被越來(lái)越廣泛地用來(lái)分析和解決各種工程實(shí)際問(wèn)題。在現(xiàn)有的斷裂理論中，常認(rèn)為裂紋沿裂紋延長(zhǎng)線擴(kuò)展，各種斷裂判據(jù)（如G判據(jù)和K判據(jù)）也是建立在裂紋沿直線擴(kuò)展的基礎(chǔ)之上。然而，裂紋的二次斷裂的現(xiàn)象被大多數(shù)研究人員所忽略。二次斷裂現(xiàn)象是指:裂紋在沿直線擴(kuò)展之后出現(xiàn)的方向改變的現(xiàn)象，如裂紋的分叉和兩種折彎形式等。
　　本文旨在分析裂紋分叉的原因以及裂紋分叉帶來(lái)的止裂作用;解釋了二次斷裂現(xiàn)象較少被觀察到的原因;預(yù)測(cè)了

2、裂紋的分叉角和折彎角;計(jì)算了裂紋分叉和折彎時(shí)臨界裂紋長(zhǎng)度;提出了預(yù)測(cè)二次斷裂之后裂紋走向的方法，并對(duì)于文獻(xiàn)中觀察到的二次斷裂形式進(jìn)行總結(jié)。
　　本文首先從能量釋放率的角度研究裂紋分叉和折彎的原因，應(yīng)用裂紋沿能量釋放率最大方向擴(kuò)展的物理機(jī)制，計(jì)算出Ⅰ型裂紋的分叉斷裂韌性KICb，以及折彎斷裂韌性KICk等與Ⅰ型裂紋平面應(yīng)變斷裂韌性KIC之間的關(guān)系，解釋了Ⅰ型裂紋通常先經(jīng)歷沿直線擴(kuò)展，再經(jīng)歷分叉或折彎的原因，并且從理論上預(yù)測(cè)了裂紋在理

3、想條件下分叉角和折彎角;然后，從實(shí)驗(yàn)的角度驗(yàn)證了所得結(jié)論KICb≈1.3KIC，分叉角α≈65°的正確性;此外，本文還從裂紋分叉使裂尖應(yīng)力強(qiáng)度因子減小并使材料韌性強(qiáng)化的角度分析了裂紋分叉的止裂作用，得出分叉具有較為重要的止裂作用，而折彎對(duì)于裂紋的止裂貢獻(xiàn)不大的結(jié)論;本文還計(jì)算了裂紋分叉和折彎現(xiàn)象發(fā)生時(shí)主裂紋的臨界長(zhǎng)度，從而解釋了二次斷裂現(xiàn)象較少被發(fā)現(xiàn)的原因;此外，本文還針對(duì)裂紋在分叉或者折彎之后裂尖的走向問(wèn)題，指出了問(wèn)題的難點(diǎn)所在，提供