第五章 裂纹断裂判据

R-a阻力曲线,一般说,随着裂纹扩展R也随之增高,如图5.1所示。河北工业大学土木工程学院第五章裂纹断裂判据5.1单一型裂纹的判据3.平面应力下的临界条件由图看出,动力曲线和阻力曲线相交的A0、A1、A2三点中,A0、A1都不会使裂纹失稳扩展,只有A2才是失稳扩展的条件。这就是:为了使裂纹失稳扩展,必须保证推动力增长率大于或等于阻力增长率G≥R。所以:裂纹失稳扩展的临界条件就是推动力曲线和阻力曲线相切。即G=R河北工业大学土木工程学院第五章裂纹断裂判据5.1单一型裂纹的判据这个切点就是裂纹失稳扩展的临界点。切点的裂纹长度a0就是失稳扩展的临界长度,临界点所对应的G1就叫材料的G1c,且河北工业大学土木工程学院第五章裂纹断裂判据5.1单一型裂纹的判据4.平面应变下的阻力曲线如图5.2所示。由于平面应变下的裂纹尖端存在着三向应力状态,当裂纹扩展还很小时,R曲线就已经趋于饱和(即阻力曲线变平坦),且临界点和饱和点基本一致。图5.2图5.2中平面应变下的阻力曲线经过的Δa*很小就趋于饱和。因此,为了使断裂判据K1=K1c能基本正确预测工程结构的平面应变断裂,其断裂韧性K1c应按阻力曲线的饱和阻力来定义,而不应按裂纹顶端开始塑性撕裂的“起裂点”来定义。河北工业大学土木工程学院第五章裂纹断裂判据5.1单一型裂纹的判据E-399规范规定,按Δa/a=2%的相对等效扩展量来确定临界点。在同时满足裂纹尺寸条件下,临界点处的扩展量应为:图5.2由图看出,时,R曲线已近饱和,即由定义的临界点和阻力曲线上的饱和点(即R曲线切点)是基本一致的。河北工业大学土木工程学院第五章裂纹断裂判据5.1单一型裂纹的判据二、能量判据裂纹失稳扩展,必须使动力G1大于临界点的阻力Rc=G1c,即这就是能量判据。对于脆性材料,在恒位移条件下,因不需消耗塑性功,Up=0,(5.5)γ–为单侧表面单位面积裂纹扩展所需能量。