鐘群鵬趙子華編著高等教育出版社斷口學(xué)斷口學(xué)主題知識(shí)講座第1頁(yè)斷口學(xué)鐘群鵬

失效分析預(yù)測(cè)預(yù)防教授，教育家，中國(guó)失效分析學(xué)科開(kāi)拓者之一，中國(guó)工程院院士?，F(xiàn)任北京航空航天大學(xué)教授，校學(xué)術(shù)委員會(huì)主任。斷口學(xué)主題知識(shí)講座第2頁(yè)目錄第一章：緒論第二章：斷裂力學(xué)基礎(chǔ)第三章：斷裂物理基礎(chǔ)第四章：斷口分析技術(shù)第五章：斷裂失效分析思緒第六章：韌性斷裂斷口及其分析第七章：脆性斷裂斷口及其分析第八章：疲勞斷裂斷口及其分析第九章：斷口學(xué)在斷裂失效分析中應(yīng)用斷口學(xué)主題知識(shí)講座第3頁(yè)第一章：緒論1.1斷口分析主要性1.1.1斷口分析在工程實(shí)踐中主要性1.1.2斷口學(xué)理論研究中主要性1.2歷史、現(xiàn)實(shí)狀況和展望1.2.1歷史1.2.2現(xiàn)實(shí)狀況和展望1.3斷口分類1.3.1宏觀分類1.3.2微觀分類斷口學(xué)主題知識(shí)講座第4頁(yè)1.2歷史、現(xiàn)實(shí)狀況和展望1.2.1歷史20世紀(jì)之前斷口學(xué)fractography——1944年CarlA.Zapffe顯微斷口學(xué)發(fā)展20世紀(jì)40-50年代電子斷口學(xué)20世紀(jì)50-60年代透射，70年代掃描定量斷口學(xué)：定量表示斷口形貌，定量反推斷裂性能和機(jī)理1.2.2現(xiàn)實(shí)狀況和展望斷口學(xué)研究伎倆和方法斷口學(xué)發(fā)展趨勢(shì)：斷口準(zhǔn)確診療，機(jī)理研究及微觀模型建立和應(yīng)用、斷口定量和反推。斷口學(xué)主題知識(shí)講座第5頁(yè)1.3斷口分類1.3.1宏觀分類按斷口表明宏觀變形分類

脆性斷口、韌性斷口、混合斷口按斷口宏觀取向分類

正斷斷口、切斷斷口、混合斷口1.3.2微觀分類按斷裂路徑分類

沿晶斷口、穿晶斷口按微觀形貌分類

解理斷口、準(zhǔn)解理斷口、韌窩斷口、疲勞斷口、沿晶斷口等斷口學(xué)主題知識(shí)講座第6頁(yè)第二章：斷裂力學(xué)基礎(chǔ)2.1斷裂力學(xué)起源和發(fā)展2.1.1斷裂力學(xué)起源傳統(tǒng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)缺點(diǎn)斷口學(xué)主題知識(shí)講座第7頁(yè)第二章：斷裂力學(xué)基礎(chǔ)2.1斷裂力學(xué)起源和發(fā)展2.1.1斷裂力學(xué)起源Griffith理論斷口學(xué)主題知識(shí)講座第8頁(yè)A.A.Griffith19，格氏發(fā)表了他那篇著名論文：Thephenomenonofruptureandflowinsolids。該文第二年登載在皇家學(xué)會(huì)PhilosophicalTransactions雜志上。他認(rèn)為，材料內(nèi)部有很多顯微裂紋，并從能量平衡出發(fā)得出了裂紋擴(kuò)展判據(jù)，一舉奠定了斷裂力學(xué)基石。格氏1893年出生于倫敦，19畢業(yè)于曼島一所中學(xué)，取得獎(jiǎng)學(xué)金進(jìn)入利物浦大學(xué)讀機(jī)械工程，19以一等成績(jī)?nèi)〉脤W(xué)士學(xué)位，并取得最高獎(jiǎng)?wù)隆?9，格氏到皇家航空研究中心工作，并與G.I.Taylor一起發(fā)表了用肥皂膜研究應(yīng)力分布開(kāi)創(chuàng)性論文，該文取得機(jī)械工程協(xié)會(huì)金獎(jiǎng)。同年，格氏取得利物浦大學(xué)工程碩士學(xué)位。19，格氏以他斷裂力學(xué)成名作取得利物浦大學(xué)工程博士學(xué)位。其后，格氏歷任空軍試驗(yàn)室首席科學(xué)家，航空研究中心工程部主管等職，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方面做出了一樣卓越貢獻(xiàn)，與他在斷裂方面名望相比，這些成就就少為人知了，感興趣朋友能夠到網(wǎng)上查查。格氏于1939年加盟勞斯萊思企業(yè)，1941年當(dāng)選皇家學(xué)會(huì)院士，1960年退休，1963年辭世，享年70歲。斷口學(xué)主題知識(shí)講座第9頁(yè)第二章：斷裂力學(xué)基礎(chǔ)2.1斷裂力學(xué)起源和發(fā)展2.1.2線彈性斷裂力學(xué)應(yīng)力強(qiáng)度因子理論

（1）裂紋三種開(kāi)裂方式斷口學(xué)主題知識(shí)講座第10頁(yè)第二章：斷裂力學(xué)基礎(chǔ)2.1斷裂力學(xué)起源和發(fā)展2.1.2線彈性斷裂力學(xué)應(yīng)力強(qiáng)度因子理論

（2）裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)斷口學(xué)主題知識(shí)講座第11頁(yè)第二章：斷裂力學(xué)基礎(chǔ)Ⅰ型Ⅱ型Ⅲ型斷口學(xué)主題知識(shí)講座第12頁(yè)第二章：斷裂力學(xué)基礎(chǔ)2.1斷裂力學(xué)起源和發(fā)展2.1.2線彈性斷裂力學(xué)應(yīng)力強(qiáng)度因子理論

（3）應(yīng)力強(qiáng)度因子斷口學(xué)主題知識(shí)講座第13頁(yè)第二章：斷裂力學(xué)基礎(chǔ)斷口學(xué)主題知識(shí)講座第14頁(yè)第二章：斷裂力學(xué)基礎(chǔ)2.1斷裂力學(xué)起源和發(fā)展2.1.2線彈性斷裂力學(xué)應(yīng)力強(qiáng)度因子理論

（4）裂紋尖端塑性區(qū)

（a）塑性區(qū)形狀和尺寸斷口學(xué)主題知識(shí)講座第15頁(yè)第二章：斷裂力學(xué)基礎(chǔ)斷口學(xué)主題知識(shí)講座第16頁(yè)第二章：斷裂力學(xué)基礎(chǔ)斷口學(xué)主題知識(shí)講座第17頁(yè)第二章：斷裂力學(xué)基礎(chǔ)斷口學(xué)主題知識(shí)講座第18頁(yè)第二章：斷裂力學(xué)基礎(chǔ)斷口學(xué)主題知識(shí)講座第19頁(yè)第二章：斷裂力學(xué)基礎(chǔ)斷口學(xué)主題知識(shí)講座第20頁(yè)第二章：斷裂力學(xué)基礎(chǔ)2.1斷裂力學(xué)起源和發(fā)展2.1.2線彈性斷裂力學(xué)應(yīng)力強(qiáng)度因子理論

（4）裂紋尖端塑性區(qū)

（b）裂尖前緣塑性變形特征斷口學(xué)主題知識(shí)講座第21頁(yè)第二章：斷裂力學(xué)基礎(chǔ)斷口學(xué)主題知識(shí)講座第22頁(yè)第二章：斷裂力學(xué)基礎(chǔ)斷口學(xué)主題知識(shí)講座第23頁(yè)第二章：斷裂力學(xué)基礎(chǔ)2.1斷裂力學(xué)起源和發(fā)展2.1.2線彈性斷裂力學(xué)應(yīng)力強(qiáng)度因子理論

（4）裂紋尖端塑性區(qū)

（c）塑性區(qū)修正斷口學(xué)主題知識(shí)講座第24頁(yè)第二章：斷裂力學(xué)基礎(chǔ)斷口學(xué)主題知識(shí)講座第25頁(yè)第二章：斷裂力學(xué)基礎(chǔ)2.1斷裂力學(xué)起源和發(fā)展2.1.2線彈性斷裂力學(xué)能量理論斷口學(xué)主題知識(shí)講座第26頁(yè)第二章：斷裂力學(xué)基礎(chǔ)斷口學(xué)主題知識(shí)講座第27頁(yè)第二章：斷裂力學(xué)基礎(chǔ)2.1斷裂力學(xué)起源和發(fā)展2.1.2彈塑性斷裂力學(xué)

線彈性斷裂力學(xué)研究對(duì)象：高強(qiáng)度材料，中低強(qiáng)度大尺寸構(gòu)件

彈塑性斷裂力學(xué)研究對(duì)象：高韌性和低強(qiáng)度材料（大塑性變形）

（1）J積分法斷口學(xué)主題知識(shí)講座第28頁(yè)第二章：斷裂力學(xué)基礎(chǔ)

（1）J積分法

（a）J積分回路定義及其守恒性

斷口學(xué)主題知識(shí)講座第29頁(yè)第二章：斷裂力學(xué)基礎(chǔ)

（1）J積分法

（b）J積分形變功率定義

斷口學(xué)主題知識(shí)講座第30頁(yè)第二章：斷裂力學(xué)基礎(chǔ)2.1斷裂力學(xué)起源和發(fā)展2.1.2彈塑性斷裂力學(xué)（1）J積分法

（2）裂紋尖端張開(kāi)位移法CTOD——cracktipopeningdisplacement斷口學(xué)主題知識(shí)講座第31頁(yè)第二章：斷裂力學(xué)基礎(chǔ)斷口學(xué)主題知識(shí)講座第32頁(yè)第二章：斷裂力學(xué)基礎(chǔ)2.2斷裂力學(xué)準(zhǔn)則判據(jù)及相互之間關(guān)系2.2.1應(yīng)力強(qiáng)度因子K準(zhǔn)則

應(yīng)力強(qiáng)度因子K：表示了在外載作用下含裂彈性構(gòu)件裂紋尖端力學(xué)性狀，把影響裂