第五章斷裂失效與斷裂控制設(shè)計(jì)5.1結(jié)構(gòu)中的裂紋5.2裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子5.3控制斷裂的基本因素5.4材料的斷裂韌性K1c5.5斷裂控制設(shè)計(jì)返回主目錄1第五章斷裂失效與斷裂控制設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中的缺陷是引起破壞的重要原因。最嚴(yán)重的缺陷是裂紋。裂紋引起斷裂破壞，如何分析、控制？不會分析時，構(gòu)件發(fā)現(xiàn)裂紋，報廢。20世紀(jì)50年代后，“斷裂力學(xué)”形成、發(fā)展，人們力圖控制斷裂、控制裂紋擴(kuò)展。裂紋從何而來？材料缺陷；疲勞萌生；加工、制造、裝配等損傷。220世紀(jì)50年代，美國北極星導(dǎo)彈固體燃料發(fā)動機(jī)殼體發(fā)射時斷裂。材料為高強(qiáng)度鋼，屈服強(qiáng)度s=1400MPa，工作應(yīng)力900MPa。1965年12月，英國JohnThompson公司制造的大型氨合成塔在水壓試驗(yàn)時斷裂成二段，碎塊最重達(dá)2噸。斷裂起源于焊縫裂紋，發(fā)生斷裂時的試驗(yàn)應(yīng)力僅為材料屈服應(yīng)力的48%。5.1結(jié)構(gòu)中的裂紋按靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)，控制工作應(yīng)力。但在[]時，結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞的事例并不鮮見。20世紀(jì)80年代初，某電站大型汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子軸斷裂。3低應(yīng)力斷裂：在靜強(qiáng)度足夠的情況下發(fā)生的斷裂。低應(yīng)力斷裂是由缺陷引起的，缺陷的最嚴(yán)重形式是裂紋。裂紋，來源于材料本身的冶金缺陷或加工、制造、裝配及使用等過程的損傷。中心裂紋工程常見裂紋2asWBs邊裂紋ass表面裂紋2catss4剩余強(qiáng)度:受裂紋影響降低后的強(qiáng)度。載荷或腐蝕環(huán)境作用正常工作應(yīng)力可能破壞破壞裂紋尺寸使用時間a)裂紋擴(kuò)展曲線剩余強(qiáng)度裂紋尺寸b)剩余強(qiáng)度曲線最大設(shè)計(jì)應(yīng)力載荷裂紋應(yīng)力集中嚴(yán)重結(jié)構(gòu)或構(gòu)件強(qiáng)度削弱裂紋擴(kuò)展剩余強(qiáng)度下降在大的偶然載荷下，剩余強(qiáng)度不足，發(fā)生破壞。在正常使用載荷下，裂紋擴(kuò)展，直至最后斷裂。54.臨界裂紋尺寸如何確定？結(jié)構(gòu)中可以允許多大的初始裂紋？有裂紋的構(gòu)件擴(kuò)展到發(fā)生破壞的少剩余壽命？需要回答下述問題：1.裂紋是如何擴(kuò)展的？2.剩余強(qiáng)度與裂紋尺寸的關(guān)系如何？3.控制含裂紋結(jié)構(gòu)破壞與否的參量是什么？如何建立破壞（斷裂）判據(jù)？這些問題必須借助于斷裂力學(xué)才能解決。6Fractureisaproblemthatsocietyhasfacedforaslongastherehavebeenman-madestructures.Theproblemmayactuallybeworsetodaythaninpreviouscenturies,becausemorecangowronginourcomplextechnologicalsociety.從人類開始制造結(jié)構(gòu)以來，斷裂就是社會面對的一個問題。事實(shí)上，現(xiàn)在這個問題比過去一些世紀(jì)更嚴(yán)重，因?yàn)樵谖覀兊膹?fù)雜技術(shù)社會中會有更多的錯誤出現(xiàn)。7Fortunately,advancesinthefieldoffracturemechanicshavehelpedtooffsetsomeofthepotentialdangers.OurunderstandingofhowmaterialfailandourabilitytopreventsuchfailureshasincreasedconsiderablysinceWorldWarII.Muchremainstobelearned,however,andexistingknowledgeoffracturemechanicsisnotalwaysappliedwhenappropriate.所幸的是，斷裂力學(xué)的發(fā)展幫助我們避免了一些潛在的危險。我們對材料如何破壞的理解、避免這類破壞發(fā)生的能力，自二次世界大戰(zhàn)以來已顯著增加。然而，還有許多要研究，已有的斷裂力學(xué)知識也并未總是在適當(dāng)?shù)臅r候得到應(yīng)用。85.2裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子裂紋的三種基本受載形式：ssxyzttxyz1型(張開型):承受與裂紋面垂直的正應(yīng)力，裂紋面位移沿y方向，裂紋張開。2型(滑開型):承受xy平面內(nèi)的剪應(yīng)力，裂紋面位移沿x方向，裂紋面沿x方向滑開。3型(撕開型):承受是在yz平面內(nèi)的剪應(yīng)力，裂紋面位移沿z方向，裂紋沿z方向撕開。ttxyz1型2型3型9要使裂紋擴(kuò)展，必須>0。即只有拉應(yīng)力才能引起裂紋的張開型擴(kuò)展。工程中最常見的、危害最大的是I型裂紋。討論含有長為2a的穿透裂紋的無限大平板，二端承受垂直于裂紋面的拉應(yīng)力作用的情況。ssxy2adxdyrqsysxtxy在距裂尖r，與x軸夾角為處，取一尺寸為dx、dy的微面元；利用彈性力學(xué)方法，可得到裂紋尖端附近任一點(diǎn)(r,)處的正應(yīng)力x、y和剪應(yīng)力xy。10用彈性力學(xué)方法得到裂紋尖端附近任一點(diǎn)(r,)處的正應(yīng)力x、y和剪應(yīng)力xy為：所討論的是平面問題，故有yz=zx=0；對于平面應(yīng)力狀態(tài)，還有z=0。若為平面應(yīng)變狀態(tài)，則有z=(x+y)。ssxy2adxdyrqsysxtxyssqyar=+221cos[qq232sinsin]tsqqqxyar=22232sincoscosssqxar=-221cos[qq232sinsin](5-1)11斷裂力學(xué)關(guān)心的是裂紋尖端附近的應(yīng)力場。上式是裂尖應(yīng)力場的主項(xiàng)，還有r0階項(xiàng)等。r0時，應(yīng)力ij以r-1/2的階次趨于無窮大；其后r0階項(xiàng)等成為次要的，可以不計(jì)。(5-1)式可寫為：spfqijijKr=12()Ka1=sp式中：r，ij趨于零；但顯然可知,當(dāng)=0時，在x軸上遠(yuǎn)離裂紋處，應(yīng)有y=，且不受r的影響。故此時應(yīng)以其后的r0階項(xiàng)為主項(xiàng)。ssxy2adxdyrqsysxtxy12K反映了裂尖應(yīng)力場的強(qiáng)弱；足標(biāo)1表示是1型。ij越大，K越大；裂紋尺寸a越大，K越大。K的量綱為[應(yīng)力][長度]1/2，常用MPa。m裂尖棋的應(yīng)力爸強(qiáng)度瞞因子K1：Ka1=sp

(5-1)式是中心穿透裂紋無窮大板的解。斷裂力學(xué)研究表明，K1可以更一般地寫為：KafaW1=sp(,,...)f(周a,刑W,賓..剪.)為幾剝何修裙正函送數(shù)，姻可查服手冊區(qū)。特別憶地，國當(dāng)a茄<<輝w或瞇a/如w0時壘，即對于臉承受借拉伸拜的無那限寬緒中心掉裂紋就板，神f=鳳1；對于游無限刷寬單斜邊裂聲紋板圍，f脹=1懲.1概2。13Li菜ne吃ar習(xí)e諒la鞭st地ic披f津ra傾ct繳ur紗e事me井ch桂an之ic委s短(L社EF棚M)跌i箱s閃ba百se舒d首o(hù)n定t題he府a(chǎn)府pp防li匪ca紅ti莫on終o餓f想th皂e籮th彎eo壩ry拔o脆f且el膀as積ti吃ci卷ty辭t規(guī)o柿bo還di美es焰c鐘on前ta礎(chǔ)in尸in陣g光cr熱ac眾ks鮮o尖r肅de襯fe討ct頸s.逗T增he剛a訓(xùn)ss鑼um蔥pt捏io咬ns枝u扎se羽d壇in金e尸la左st叮ic歉it稻y反ar佳e令al謹(jǐn)so斤i嫂nh甘er棍en熔t兇in肢t鋼he涌th餅eo勝ry脹o稅f辣LE行FM虜:昌na淋me你ly丈,訪sm撈al筐l霜di續(xù)st絞ri冬bu騙ti紀(jì)on要s偵an康d祥ge掉ne殿ra改l什li外ne窩ar類it外y強(qiáng)be制tw接ee虛n蹲st羽re達(dá)ss聚a核nd圓s遲tr永ai仙n.線彈桂性斷辮裂力只學(xué)是腥彈性昏理論昌在含丙裂紋戒體中盒的應(yīng)晴用。彈性螞理論青所用禿的假半設(shè)同共樣保即留在抖線彈專性斷絹裂力潛學(xué)理扎論中狀，即蒼小變輔形假眉設(shè)和猛應(yīng)力貧-應(yīng)外變一青般呈微線性鑄的假慨設(shè)。14ThegeneralformoftheLEFMequationsisgivenasfollows:

Asseenasingularityexistssuchthatasr,thedistancefromthecracktip,tendstowardzero,thestressgotoinfinity.spfqijijKr=12()線彈屆性斷豈裂力鐵學(xué)方偏程的躬一般旁形式趨給出麥如下悉：可見尼有奇殊異性需存在晉，當(dāng)鉗到裂筑尖的摸距離權(quán)r趨汗近于喊零時禾，應(yīng)恐力趨嬌于無諒窮大矛。15Si警nc車e禾ma覺te騾ri飽al尼s斑pl菌as待ti顆ca朝ll況y偵de欺fo特rm明a仍s蜂yi鎮(zhèn)el勒d鍛st炊re啞ss夕i待s邀ex份ce籌ed租ed悲,裹a惕p形la姻st揉ic靜z榜on感e搖wi臺ll奔f省or剝m任ne路ar板th駛e遣c連ra源ck奶ti然p.倚Th詳e世b拿as秘is炮of擋LE宗FM撤r蛾em甲ai崖ns糠va巨li左d,集th士ou襲gh垮,沖i云f裙t轉(zhuǎn)hi棟s館r青eg頁io企n誤o間f兼pl崇as描ti讓ci匠ty惠re鐘ma帆in識s周s陜ma趙ll殺in耐re忽la墨ti傘on隙to徹o租ve跪ra恰ll研di端me帽ns裁io龍ns秤of廉cr改ac府k迎a碌nd袍c杏ra物ck屯ed矮b意od弟y.因?yàn)樗脸^宮屈服它應(yīng)力林后材固料發(fā)易生塑稿性變膠形，模在裂觀紋尖吃端附敗近將營形成蝴塑性竹區(qū)。衣然而塔，如窗果塑膨性區(qū)籍與裂刮紋和葉含裂劣紋體蒸的尺腐寸相巷比很籮小，塑線彈裂性斷寇裂力漿學(xué)就嗽仍然書是正妙確的透。165.誤3犧控制姥斷裂東的基隙本因寒素作用賺(、a)越大悉，抗時力(K1C)越低驅(qū)，越鬼可能組斷裂。裂紋尺寸和形狀(先決條件)應(yīng)力大小(必要條件)材料的斷裂韌性K1C(材料抗力)含裂紋材料抵抗斷裂能力的度量。斷裂三要素作用抗力

K是低應(yīng)力脆性斷裂（線彈性斷裂）發(fā)生與否的控制參量，斷裂判據(jù)可寫為：KfaWa=(,)Lsp￡Kc117f是腰裂紋沖尺寸a和構(gòu)絕件幾千何(可如W晶)的畏函數(shù)政，查箏手冊兩；K1C是斷本裂韌渾性(材料以抗斷錘指標(biāo))，由試鬧驗(yàn)確啟定。這是柄進(jìn)行綁抗斷文設(shè)計(jì)豪的基呈本控要制方畢程?；騅K1CKfaWa=(,)Lsp￡Kc1斷裂壟判據(jù)油：

K由線彈性分析得到，適用條件是裂尖塑性區(qū)尺寸r遠(yuǎn)小于裂紋尺寸a；即：aKys32512.()sK1C是平面應(yīng)變斷裂韌性，故厚度B應(yīng)滿足：BKys3251c2.()s181)毀已劉知、a，算K，選殲擇材叢料，晶保證昌不發(fā)擠生斷獨(dú)裂；2)炸已密知a、材瓜料的K1c，確過定允作許使掙用的蛇工作喪應(yīng)力；3)四已洗知、K1c，確酸定允外許存宰在的矩最大瘡裂紋息尺寸a。一般競地說它，為桶了避燈免斷總裂破昏壞，莫須要晌注意網(wǎng)：抗斷設(shè)計(jì)：基本方程：KfaWa=(,)Lsp￡Kc1低溫時，材料K1c降低，注意發(fā)生低溫脆性斷裂。K1c較高的材料，斷裂前ac較大，便于檢查發(fā)現(xiàn)裂紋。當(dāng)缺陷存在時，應(yīng)進(jìn)行抗斷設(shè)計(jì)計(jì)算?？刂撇牧先毕莺图庸?、制造過程中的損傷。19解：蹄1）尿不考微慮缺福陷，返按傳壺統(tǒng)強(qiáng)駕度設(shè)籍計(jì)考復(fù)慮。選用師二種升材料條時的移安全牛系數(shù)水分別序?yàn)椋翰牧鲜?：校n1=ys掠1/=1青80茫0/句10擾00里=1嚴(yán).8材料桂2：煙n2=ys洪2/=1握40扁0/趁10裹00卡=1錘.4優(yōu)合格2）考慮缺陷，按斷裂設(shè)計(jì)考慮。由于a很小，對于單邊穿透裂紋應(yīng)有或cKaK1112.1￡=psaKcps12.11￡例1：某構(gòu)件有一長a=1mm的單邊穿透裂紋，受拉應(yīng)力=1000MPa的作用。試選擇材料。材料1：ys1=1800Mpa，K1C1=50MPa；材料2：ys2=1400Mpa，K1C2=75MPa；mm20選用游材料穿1，施將發(fā)票生低命應(yīng)力拘脆性莖斷裂紡；選用詳材料室2，緊既滿儉足強(qiáng)貌度條赤件，詠也滿話足抗秤斷要分求。材料斷裂應(yīng)力為：aKcps12.11￡選用以材料補(bǔ)1：1c=5州0/籍[1姻.1露2(分3.葛140.兵00形1)1/攝2]=康79影6M媽Pa猜<選用信材料暢2：2c=7斯5/省[1妨.1葡2(混3.厭140.存00戚1)1/跡2]=受11賊95佛MP鳳a菠>斷裂安全注意乎，a0越小私，K1C越大翻，臨嗽界斷繪裂應(yīng)營力c越大鵝。因此音，提彈高K1C，控況制a0，利滋于防馬止低列應(yīng)力代斷裂善。21壓力容器直徑大，曲率小，可視為承受拉伸應(yīng)力的無限大中心裂紋板，有：或cKaK11￡=ps21)(1spcKa￡解：悄由球裳形壓盼力容撿器膜毀應(yīng)力剪計(jì)算頓公式訊有：=p組d/嫌4t瓶=54/初(40.獨(dú)01唉)=經(jīng)50仆0M桶Pa例2：球形壓力容器d=5m，承受內(nèi)壓p=4MPa，厚度t=10mm，有一長2a的穿透裂紋。已知材料K1C=80MPa。求臨界裂紋尺寸ac。m22在發(fā)生斷裂的臨界狀態(tài)下有：

故得到：

ac=(1/3.14)(80/500)2=0.0081m=8.1mm21)(1spcKa=c；栗=p拆d/鬼4t若內(nèi)壓不變，容器直徑d，，ac，抗斷裂能力越差。內(nèi)壓p，則，臨界裂紋尺寸ac；材料的K1C，臨界裂紋尺寸ac；可知：23低應(yīng)安力斷玻裂：甚在靜慚強(qiáng)度備足夠盛的情片況下教發(fā)生郵的斷荒裂。剩余揚(yáng)強(qiáng)度遣:塵受捎裂紋民影響民降低批后的狠強(qiáng)度呆。工程欺中最觸常見護(hù)的、屠危害益最大究的是字I半(張開容)型呆裂紋廁。用彈無性力耀學(xué)方奔法可搞以得到晃裂紋毯尖端郊附近趕任一四點(diǎn)(宵r,)處滴的正興應(yīng)力x、y和剪雹應(yīng)力xy為：spfqijijKr=12()Ka1=sp式中：本章基本概念應(yīng)力強(qiáng)度因子K反映了裂尖應(yīng)力場的強(qiáng)弱；K的量綱為[應(yīng)力][長度]1/2，常用MPa。m24裂尖的應(yīng)力強(qiáng)度因子K1可以更一般地寫為：KafaW1=sp(,,...)對于區(qū)承受眨拉伸局的無茫限寬鈴中心丈裂紋腸板，起f=躁1；對于掛無限雪寬單篩邊裂條紋板桃，編f襲=1古.1斗2。裂紋尺寸和形狀作用應(yīng)力材料斷裂韌性K1C斷裂三要素或KK1CKfaWa=(,)Lsp￡Kc1斷裂私判據(jù)字：抗力作用25Wh尿en裕d繡es寨ig東ni救ng如a廢s親tr詢uc狂tu故re欄a逢ga歌in頂st田f院ra側(cè)ct炕ur貌e,庸t嘆he猾re唯a冒re合t蘿hr睛ee談c方ri堤ti距ca凍l割va頸ri食ab粗le隨s童th浴at蒸m侮us具t乏be萍c儉on少si伶de辮re姓d:益a壺pp幣li蕉ed耗s彈tr肆es材s,晌f潔la勝w叛si緩ze垂,侵an漸d關(guān)th輩e優(yōu)fr篩ac刺tu掌re扁t滲ou世gh否ne湊ss敬o飛f蹄ma夸te駛ri鋸al縣.泄Fr設(shè)ac袖tu招re畝m寸ec涂ha獨(dú)ni伏c(diǎn)s層p因ro杰vi烤de瞧s襖a撞ma抹th時em半at多ic禾al肆r少el證at鑼io披ns廳hi龍p抄be途tw劑ee舊n資th鈴es黎e駁qu目an攤ti將ti傳es華.羨A脊kn足ow蚊le猛dg配e混of豆t本wo悔q腿ua苦nt唱it傳ie娃s任is側(cè)r挑eq蕉ui籃re惡d診to灑c滾om丙pu檢te片t廳he醫(yī)t零hi柿rd彩.在結(jié)舟構(gòu)抗艇斷設(shè)值計(jì)時輔，必寫須考詞慮三粱個關(guān)擁鍵因女素：貨作用成應(yīng)力陜、缺局陷尺客寸和交材料詳?shù)臄嗥橇秧g積性。逆斷裂袖力學(xué)瞎給出蛾了這盈些量年間的反數(shù)學(xué)劉關(guān)系飯。要疏計(jì)算同第三帳個量兵，需崇要知貧道另山外二諒者。26Th恨e腥fr謎ac訊tu局re乳d哲es斬ig找n即me咽th悠od咽ol餃og械y傘sh粒ou糊ld殲b許e駐ba消se雕d鮮on肺t沾he探a閥va辟il劑ab廣le藍(lán)d竟at術(shù)e,芹s芳uc冤h敲as翻m選at綢er伶ia隔l付pr襖op負(fù)er奧ti嘆es風(fēng),昏en姿vi播ro賺nm權(quán)en陷t,簡a截nd腔t盤he醬l梢oa文di撓ng筒o泛n倍th澡e波st沉ru皆ct皇ur鋒e.蹄I液fK1Cda蹈te豈a駁re敲a鏡va拜il厭ab懷le探a良nd攪t百he膀d殘es托ig蘿n幕st別re濫ss叼i員s獲lo南w,球L狡EF劫M(fèi)約ma棒y瞎be研a郊pp方ro蹦pr總ia磁te渠.斷裂魂設(shè)計(jì)胞方法喊應(yīng)當(dāng)腹以可宗用數(shù)富據(jù)為雕基礎(chǔ)誦，如餅材料欠性能抽、使熄用環(huán)絹境及蠅作用紡于結(jié)由構(gòu)的坑載荷唱。如桌果有K1C數(shù)據(jù)敢可用尸且設(shè)父計(jì)應(yīng)犧力低乳，用番線彈秀性斷擁裂力脅學(xué)是單恰當(dāng)助的。27習(xí)題昏：5材-1年，5獄-7再纏見第一千次課矮完科請繼襖續(xù)第邀二次五課返回講主目苦錄28第五言章色斷裂炕失效銳與斷浴裂控謹(jǐn)制設(shè)愈計(jì)5.勿1高結(jié)構(gòu)妄中的馬裂紋5.盞2慣裂紋峽尖端竄的應(yīng)致力強(qiáng)霜度因放子5.護(hù)3陣控制森斷裂藏的基辛本因另素5.親4痕材料愚的斷公裂韌段性柜K1c5.詢5戶斷裂溜控制養(yǎng)設(shè)計(jì)返回理主目敞錄29

KfaWa=(,)Lsp￡Kc1斷裂判據(jù)：抗力作用作用文K=f(s,a,業(yè)..濕.)皺由股力學(xué)誤分析肌得到圣；彈性派力學(xué)民方法株，有諷限元贏法，豬手冊播等?？沽1C由材抽料斷千裂實(shí)離驗(yàn)獲滅得；按標(biāo)狂準(zhǔn)試鞋驗(yàn)方圣法武(跳如G競B4船16絹1-膀84煩)他。305.送4頸材料傻的斷抽裂韌丙性凍K1cL=4WWaP三點(diǎn)彎曲（B=W/2）1）砍標(biāo)準(zhǔn)尤試件(禁GB遮41私61挨-8擱4豪)應(yīng)力強(qiáng)度因子：])(7.38)(6.37)(8.21)(6.4)(9.2[2/92/72/52/32/12/3WaWaWaWaWaBWPLK+-+-=2孔f0.25WPPaW1.25W1.2W0.55W緊湊拉伸（B=W/2）裂紋稀預(yù)制滿:電追火花終切割陪一切取口，注使用沸鉬絲謊直徑遲約0.若1m煩m。帳用疲族勞載醬荷預(yù)扭制裂輩紋，冤應(yīng)使Da1.伍5m屑m。疲勞摔載荷拿越小竊，裂屢紋越?jīng)_尖銳片，所狂需時娘間越斥長。串為保軋證裂鉤紋足檔夠尖羽銳，吊要求飲循環(huán)屆載荷慮中Kma與x<(躬2/協(xié)3)夫K1c。31X-Y記錄儀PV2）瘦試驗(yàn)摟裝置監(jiān)測乎載荷P、裂紋晃張開月位移V，得到試驗(yàn)P-災(zāi)V曲線赴，確范定裂嬌紋開郵始擴(kuò)舌展時飯的載幅荷PQ和裂渾紋尺淚寸a，代入序應(yīng)力麥強(qiáng)度執(zhí)因子液表達(dá)愉式，學(xué)即可擺確定Kc。PP試件試驗(yàn)機(jī)放大器力傳感器輸出P引伸計(jì)輸出V323)洋PQ的確筆定：若在乖P5前無窩載荷伙大于窯P5，醋則嫩取穿PQ=P5；若在探P5前有痰載荷某大于毅P5，遍則灘取該摔載荷現(xiàn)為聰PQ。作比很P-余V線練性部折分斜因率小畝5%秩的直拾線，存交P氣-V趨于P5。PmaxP0VP500P5PmaxPQ=PmaxPmaxPQPQ=P5P5試驗(yàn)沒有效嚷條件Pma去x/肝PQ<1王.133預(yù)制謙裂紋贊的前歉緣一沃般呈睬弧形級，故節(jié)實(shí)際薄裂紋霜尺寸胸應(yīng)打敘開試爛件斷槳口后礦測量毛值確鑒定。四等駝分厚信度，用工再具顯廈微鏡量取寄五個摔處裂酬紋尺業(yè)寸，夜取a=(a2+a3+a4)/癥3小;4)繳裂耍紋尺脖寸a的確瞇定：BWa1a2a3a4a5為保羞證裂甘紋的幅平直橫度，籠還要沃求滿辟足：[a-(a1+a5)/喉2]0.盼1a34討論缸：厚哲度的扒影響實(shí)驗(yàn)躬表明綿，材枕料斷斜裂時躺應(yīng)力選強(qiáng)度捐因子鉤Kc與試擇件的廈厚度拋B有便關(guān)。KK1cBKc

平面應(yīng)變區(qū)平面嫁應(yīng)變艇：厚竭度足缺夠大乒時，污沿厚弊度方荒向的挨變形傭被約安束在北垂直沫于厚打度方壁向的膝平面粥內(nèi)，血可以棵不計(jì)肚。厚度B，Kc；B>2.5(K1c/sys)2后，

Kc最小，平面應(yīng)變斷裂韌性K1c。K1c是材寧料的蛇平面與應(yīng)變塵斷裂鼓韌性狹，是鞏材料嶼參數(shù)痕；Kc是材濱料在萍某給標(biāo)定厚悲度下此的臨姻界斷掠裂值臘。35平面哨應(yīng)變蠅厚度沈要求描：軋B梁>鼠2.恢5(K1c/sys)2預(yù)制侍裂紋穴尺寸鮮：Da>1敢.5牙m(xù)m瀉；0.腰45侮W<a0+Da<0巴.5批5W預(yù)制昏裂紋椒時的防疲勞就載荷為：Kma煩x<支(2跳/3霜)K1c。匯總：蘇試驗(yàn)貪有效歡性條服件與論尺寸拳要求(國昏標(biāo)G布B4漿16雞1-厚84悠)斷裂雀載荷鏟有效事性：Pma號x/陶PQ<1鳴.1社;裂紋顫平直蠟度有羞效性扔：壇[a-(a1+a5)/疤2)勝]/a<1嚷0%K1c與溫仰度有丙關(guān)。來溫度目越低她，K1c越小躬，材億料越字易發(fā)支生斷滋裂?；@應(yīng)特飄別注摩意低啞溫脆渡斷的音發(fā)生紗。36GB零/T肚4蹲16商1-會19賞84金屬繼材料最平面違應(yīng)變夕斷裂無韌度站K1c試驗(yàn)雙方法AS勿TM許E7映40棕-8腳8(曲19先95津)e趁1St獲an能da芳rd灘P倦ra鍬ct攤ic都e裁fo蘭r競Fr焰ac豎tu功re導(dǎo)T瀉es伶ti詞ng膠w油it宋hSu持rf院ac披e-旬Cr掘ac咬k活Te答ns臺io阿n徹Sp寄ec嚇im幟en什s用表彼面裂千紋拉劃伸試尤樣進(jìn)會行斷梁裂試察驗(yàn)GB嘆/T稈7兔73湖2-慘19箏87金屬擾板材揉表面救裂紋暈斷裂勾韌度莖K1c試驗(yàn)梢方法相關(guān)拾試驗(yàn)盟標(biāo)準(zhǔn)殊：AS殃TM拋E3餡99厘-9銹0e卷1St扒an另da捷rd矩T槽es狐t禍Me璃th腎od接f肉or悶P唯la營ne齊-S嬌tr砌ai師nFr捧ac暑tu伙re嘆T醬ou神gh哨ne勺ss殊o會f險Me貼ta莊ll慘ic餐M羽at黃er蜻ia女ls金屬坊材料錘平面智應(yīng)變膨斷裂匹韌性崖KIC標(biāo)準(zhǔn)暫試驗(yàn)爭方法AS單TM仙E1侄30屯4-東97St爹an首da斥rd席T含es如t哪Me蹤蝶th理od匯f夫or錄P閱la謎ne棵-S蔑tr夫ai霧n舊(C萄he蹦vr祝on芬-No號tc局h)歪F倍ra貸ct滅ur糠e畝To篩ug薄hn推es斗s峰of悼M仇et鉗al匪li替c噸Ma蘭te酒ri類al蒸s金屬怒材料垮平面潮應(yīng)變歐(V馬型切塑口)挖斷裂遮韌度透的測苦試方腐法AS泊TM萄E6箭04委-8萬3(置19鑰94辱)St懂a(chǎn)n敲da窯rd村T酸es鵝t垃Me貿(mào)th注od逆f受or顏D相yn烈am跪ic串T盞ea爹r壟Te柱st獵in法g獎of糕M尤et峰al攔li席c粒Ma昆te除ri福al憤s金屬澇材料惜動態(tài)施斷裂寄試驗(yàn)麗方法37例1惕.請用B斃=3件0m合m的晃標(biāo)準(zhǔn)雄三點(diǎn)憲彎曲政試件己測斷攝裂韌筒性，線切待割尺土寸為a’=寨30宇mm籍。試雕驗(yàn)測慰得似PQ=5底6k洽N,Pma呀x=6凝0.饞5k陸N；腳裂紋娘尺寸肝測量螺結(jié)果里為3蜻1.雅8m面m,31斬.9憶mm多,邪32勁.1盞5m傭m,亞3旁1.挖95施mm掘,軋31曉.9倚mm委；若百已知材農(nóng)料的0.遷2=9委05晨MP錯a,洽試姿確定稅其K1c。解：奶裂吩紋長猾度為泳：a=(a2+a3+a4)/樓3=稀32拾mm對于標(biāo)準(zhǔn)三點(diǎn)彎曲試樣，有：])(57.14)(18.14)(20.8)(735.1090.1[)(432WaWaWaWaWaf+-+-=)(2321WafaBWPLKp=(W=2B，L=4W)38將a/W彎=3尋2/服60寨=0勁.5顆33困，PQ=56眠kN杯代新入，弟算得敏：KQ=9衛(wèi)0.監(jiān)5底MP莫a有效歌性檢乘驗(yàn)：厚度杰要求弟：家2.洞5(變KQ/0.就2)2=2泄.5檢(9頃0.吉5/錢90辰5)2=0聯(lián).0糧25醋mB=柴30志mm曲>載2.挑5(K1c/sys)2=2樹5齡mmPQ的有效細(xì)性：Pma挖x/PQ=6住0.逼5/玩56居=1谷.0周81.秒1裂紋忍尺寸歡要求：Da=32就-3災(zāi)0=野2m掙m>己1.槽5m每m；0.柜45鬧<a/啦W=0.代53景3<受0.弟55裂紋番平直使度要今求：隨[a-(a1+a5)/伴2]謝=0甜.1蜻50.松1a=3.焰2滿足有效性條件，故K1c=KQ=90.5MPa。m39基本方程：KfaWa=(,)Lsp￡Kc15.幼5渡斷裂歉控制侮設(shè)計(jì)As師th秩e燃s溪tr裳es殲s酷i找nt榨en書si旬ty某fa簡ct歡or訪re壁ac凡he酸s似a避c彎ri居ti充ca莫l謙va崇lu標(biāo)e咳KC,絡(luò)u置ns犯ta結(jié)bl朝e澆f鴿ra班ct膛ur蘆e乏o栗cc燙ur攤s.映T竄hi龜s讀cr澆it妖ic錫al壺v拒al朋ue她o跑f屆s擦tr筋es晉s妖i怨nt梁en菌si妹ty典f亮ac海to椅r覆i宅s科k奔no匪wn弱as謝t渠he如f盜ra慢ct殺ur揀e直to恰ug叔hn繳es冤s唱o呼f燃t尼he蓋m惜at肺er蜻ia派l.割T膛he織f糾ra幸ct債ur罩e舉to糾ug脅hn束es畜s甜ca國n戶be聲c聽on盟si學(xué)de螺re妄d壇th碼e挺li職mi銷ti初ng喘v鑼al革ue淹o蹤蝶f旅st邁re與ss董i越nt俯en筍si費(fèi)ty玻ju輩st刷a黎s慚t支he爆yi丈el舞d簽s秒tr盟es劈燕s竭mi具gh膠t徒be贏c姓on瘡si抵de目re燙d課th畜e狀li干mi撿ti些ng畝v棟al頌ue伸o槐f除ap周pl逼ie斧d萄st案re剩ss宏.應(yīng)力勤強(qiáng)度炊因子耕到達(dá)追某臨體界值貞KC，失句穩(wěn)斷削裂發(fā)詞生。揉這一疑應(yīng)力喘強(qiáng)度很因子屢的臨續(xù)界值停被稱擦為材鬧料的證斷裂煉韌性但。斷竹裂韌逼性是甲應(yīng)力欄強(qiáng)度堂因子煤的極木限值移，就鈴象屈愛服應(yīng)緩力是捧作用蠻應(yīng)力夜的極玻限值倒一樣羊。40Th蟻e涂f傷ra車ct守ur豎e概t秘ou共gh監(jiān)ne鞋ss辰va喪ri度es枝wi樸th名sp晝ec號im朵en定t抬hi憤ck尚ne練ss昨un邀ti役l頁l醬im軍it疼in穿g壘c壞on復(fù)di弊ti令on卸s澡(歪ma缸xi桑mu恢m服co擦ns饞tr駛ai薪nt淋)糠a算re汪re固ac葵he剛d.筋Re鎖ca眠ll銀t香ha鴨t咱ma村xi沿mu紋m菠co落ns勁tr愉ai巡壽nt申co書nd饑it累io穩(wěn)ns濤oc遲cu艘r掙i兼n祝th啟e魚pl灘an身e味st汗ra期in予s繡ta圣te復(fù).握If矩t蓬he千s挖pe壓ci舊me究n公th場ic有kn恰es碧s賴sa江ti烘sf鼓y俘th哀e窩pl遷an扒e撕st雞ra斥in擇re曲qu踢ir勉em與en男ts仿,仔Th核e泛r特es嫂ul釀te馳d創(chuàng)f催ra竹ct晌ur居e仰to騙ug警hn廢es爺s渾i愿s給t仿he條n事n蛇am冠ed姥p慕la扛ne霜s吉tr棒ai僅n跟fr額ac某tu攔re蓮t換ou跌gh辣ne初ss頃,醉wr虧it牽in美g同as呈K1c.斷裂搏韌性演在到耕達(dá)極厘限條固件（弦約束果最大飽）前杜是隨洞試件忙厚度蘆變化戲的。伏最大棵約束錄條件距在平勤面應(yīng)削變狀飾態(tài)出顧現(xiàn)。師若試爺件厚宰度滿烘足平籌面應(yīng)母變要宣求，拒所得選到的其斷裂聰韌性困才是廈平面縣應(yīng)變?nèi)蕯嗔岩眄g性待，記堅(jiān)作K1c。411)記已叔知、a，算K，選戴擇材冊料，致保證仿不發(fā)杰生斷歡裂；基本假方程齡：KfaWa=(,)Lsp￡Kc12)桿已條知a、材識料的K1c，確黨定允坑許使止用的惱工作纏應(yīng)力；3)毅已氏知、K1c，確頭定允亭許存迎在的裝最大絲式裂紋捎尺寸a。臨界情況：KfaWa=(,)Lsp=Kc1cc5.遵5秤斷裂蠻控制臺設(shè)計(jì)42若B夕尺寸歉足夠湯，則桂上述靠值即察為材窩料的椒斷裂銜韌性K1c。例2喝.班W=宵20梳0m耍m的豎鋁合陡金厚起板，未含有喝2a=8桶0m捏m的戰(zhàn)中心裂康紋,追若善實(shí)驗(yàn)賺測得執(zhí)此板姿在=1墓00莖Mp驕a時仙發(fā)生舊斷裂，絲式試計(jì)捐算該問材料暮的斷慨裂韌踐性。解：由表5-1可知，對于中心裂紋板有：；)(1xpsFaK=)2/sec()(pxx=F對于本題，=2a/w=0.4；故斷裂時的應(yīng)力強(qiáng)度因子為：=100(0.04)1/2[(sec(0.2)]1/2=39.4MPa；)(1xpsFaK=m43例3脫.循用上歌例中北的鋁壤合金計(jì)材料拉，制像作厚煎度B怒=5驗(yàn)0m襯m的標(biāo)蛛準(zhǔn)三鹿點(diǎn)彎乎曲試臭樣，平若裂病紋長六度a=5涌3m緩m,試估棕計(jì)試廣件發(fā)非生斷袍裂時慌所需息的載扁荷。解：對于標(biāo)準(zhǔn)三點(diǎn)彎曲試樣，有：])(57.14)(18.14)(20.8)(735.1090.1[)(432WaWaWaWaWaf+-+-=)(2321WafaBWPLKp=(W=2B，L=4W)對于鞭本題罵，a/W上=5耍3/信10遵0=志0.恰53赤,代入汪后算董得修嫩正函肺數(shù)值哲為：嗽f(a/W斥)=挖1.榴51委2444發(fā)生葉斷裂潤時應(yīng)勇有：憂K1=K1C，即兵：CKWafaBWPLK121)(23==p

=53200(N)=53.2(KN))(3212WafaLKBWPCp=5124.1)053.0(4.03104.391.005.022/162p=由上例知該材料K1C=39.4MPa；故有：m45解：應(yīng)用線性疊加原理，圖示載荷的作用等于拉伸與純彎曲二種情況的疊加，故裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子K可表達(dá)為：KKK￠￠+￠=PPPPMM=Pe、分別是拉伸、彎曲載荷下的應(yīng)力強(qiáng)度因子。KK￠￠￠例4：邊裂紋板條受力如圖，P為單位厚度上作用的力。已知W=25mm，a=5mm，e=10mm，材料ys=600Mpa，K1C=60MPa。試估計(jì)斷裂時臨界載荷Pc。mWaePP46即有：)05.1(6Pe2/Wap=K￠￠對于掛邊裂稅紋有犁限寬帥板，飯拉伸謙、彎右曲載饑荷作轉(zhuǎn)用下乏的應(yīng)恢力強(qiáng)旦度因糠子查淋表可慎知分房誠別為撐：拉伸：t=P/W；=0.2；=1.37Wa/=x43239.3072.2155.10231.012.1)(xxxxx+-+-=F);(xpsFa=K￠t即有：WaP/37.1p=K￠彎曲：b=6Pe/W2；=0.2；=1.05);(xpsFa=K￠b￠Wa/=x4320.1408.1333.740.1122.1)(xxxxx+-+-=FKKK=￠￠+￠=WeWaP)/3.637.1)(/(+p得到：47發(fā)生斷裂時的臨界狀態(tài)下應(yīng)有：ccKWeWaP1)/3.637.1)(/(=+pK=代入已知數(shù)據(jù)并注意統(tǒng)一單位，得到：

=3.07MN)0.025/01.03.637.1(005.014.3025.060)/3.637.1(1+=+=WeaWKPccp注意奏:上述兇結(jié)果判是在毀線彈罩性假示設(shè)下刺得到炎的。出本題濁臨界晚狀態(tài)去時:t=P培/W羅=1筍23腹MP文a，b=6刪Pe后/W2=t(6伏/2出5)鏟，二者凍疊加佩后也鄙不過ys的3皮0%臉，故坑結(jié)果找是可殼信的只。48低應(yīng)經(jīng)力斷勒裂：若在靜夠強(qiáng)度艙足夠注的情解況下裂發(fā)生自的斷益裂。剩余燭強(qiáng)度經(jīng):扛受馬裂紋窮影響代降低良后的達(dá)強(qiáng)度狹。工程疑中最攀常見白的、貿(mào)危害芹最大怨的是辱I陸(張開對)型矮裂紋踏。用彈該性力皺學(xué)方鄉(xiāng)豐法可跡以得到雹裂紋拉尖端刷附近窮任一診點(diǎn)(柳r,)處蝦的應(yīng)紋力場培：spfqijijKr=12()Ka1=sp式中：小結(jié)應(yīng)力強(qiáng)度因子K反映了裂尖應(yīng)力場的強(qiáng)弱；K的量綱為[應(yīng)力][長度]1/2，常用MPa。m49裂尖的應(yīng)力強(qiáng)度因子K1可以更一般地寫為：KafaW1=sp(,,...)對于速承受暫拉伸圾的無倆限寬維中心屢裂紋奴板，圓f=膛1；對于某無限奇寬單覺邊裂懷紋板單，艘f愿=1即.1希2。裂紋尺寸和形狀作用應(yīng)力材料斷裂韌性K1C斷裂三要素或KK1CKfaWa=(,)Lsp￡Kc1斷裂預(yù)判據(jù)棕：抗力作用50抗斷牙裂設(shè)妹計(jì)基渣本認(rèn)絹?zhàn)R：低溫時，材料K1c降低，注意發(fā)生低溫脆性斷裂。裂紋膚尺寸a與應(yīng)蠅力強(qiáng)拿度因款子K坑的平陰方成喘正比碼，故胞斷裂侍韌性K1c增大拔一倍蒸，斷突裂時削的臨拋界裂魯紋尺壓寸將御增大滿到四促倍?？刂撇牧先毕莺图庸?、制造過程中的損傷。當(dāng)缺陷存在時，應(yīng)進(jìn)行抗斷設(shè)計(jì)計(jì)算。K1c較高的材料，斷裂前ac較大，便于檢查發(fā)現(xiàn)裂紋。51有待乒討論猾的二覺個問迎題：1.臺表便面裂霉紋的誓應(yīng)力正強(qiáng)度趙因子飾：多為表面裂紋t2Wa2c工程租中的裂曉紋加工缺陷疲勞萌生表面鐘裂紋早是三塊維問鄭題，銀其應(yīng)斷力強(qiáng)叛度因賽子的更計(jì)算察，比平異面二員維問半題復(fù)校雜得速多。但對敞于斷咐裂分爬析、葉疲勞考裂紋狐擴(kuò)展攪壽命緣瑞估計(jì)孩有著片十分重椒要實(shí)屆際意及義。圈將在狼第七緩章討逃論。52用彈闊性力演學(xué)方忠法得到比裂紋捏尖端殼附近送任一禍點(diǎn)(懼r,)處燃的正蹈應(yīng)力x、y和剪唇應(yīng)力xy為：ssxy2adxdyrqsysxtxy2.咬裂紋晴尖端壞材料責(zé)的屈筍服-扭彈塑微性斷烏裂的向問題熱：ssqyar=+221cos[qq232sinsin]tsqqqxyar=22232sincoscosssqxar=-221cos[qq232sinsin](5-1)在裂紋線上，=0，，裂尖材料屈服。ssyar=2rpaxyysABDoHK53As埋i概s只we港ll肝-k劍no勺wn慢,唉ma曲te悲ri翻al講s義de蜂ve辯lo挑p予pl倡as糖ti跳c屬st婚ra奸in聲s作as膠t兇he踏y銅ie弦ld計(jì)s搬t(yī)r槐es閱s壇is同e蒸xc慣ee辣de禁d狐in瓦t愈he坑r冬eg合io耽n膝ne皮ar乞t叢he借c尾ra列ck彩t討ip矮.特T久he暖am躺ou避nt腥of停p竟