Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹的形状改变比能断裂准则的分析.pdfVIP

维普资讯 第 19卷第 3期 中原工学 院学报 VoL19 No．3 2008年 6月 JOURNAL OF ZHONGYUAN UNIVERSITY OFTECHNOI0GY Jun．，2008 文章编号 ：1671—6906(2008)03…0052 03 I一噩混合型裂纹的形状改变比能断裂准则的分析 李冬霞 ，冯鹏程。 (1．中原工学 院，郑』、I,I 450007；2．武警工程学 院，西安 710086) 摘 要 ： 利用形状改变 比能分析 了I一Ⅱ混合型裂纹的开始角，形状改变 比能断裂准则表 明裂纹启裂方 向与最小形状 改变 比能方 向一致 ．该准则预测 的I Ⅱ混合型裂纹开裂角和临界载荷与实验结果取得 了较好 的吻合． 关 键 词 ： {一II混合型襞纹；形状改变 比能；断裂准则；开裂角 中图分类号 ： 0346；TGI42 文献标识码 ： A 在实际工程结构中，裂纹大多数处于混合型状态 ， 并 以张开 型和滑开 型并存 的混合 型 (1一Ⅱ)最为常 见 [，所 以研究 I一Ⅱ混合型裂纹破坏规律具有重要的 E 意义．以GriKith理论为基础发展起来 的Irwin断裂准 Cracklengthn ＼ 则不能简单地分析和处理混合型裂纹问题 ，因为混合 ／ 型裂纹一般不按裂纹原方 向开裂 与扩展，而且失稳 的 — 条件也 比较复杂 ，在混合型裂纹 问题 中，需要研究 2个 问题 ：一是裂纹沿着什么方向(日Ⅱ开裂角)，二是裂纹在 什么条件下 (断裂准则)开裂．目前 国内外研究者提 出 图 1 斜裂纹板受轴向拉伸 图2 裂纹尖端几何形状 的混合型断裂准则主要从 3个方面进行分析 ，即以应 力为参数 ，如最大周 向拉应力准则 ；以应变为参数 ， 1．2 理论基础 以能量为参数 ，如应变能密度因子准则 ．这些参数之 根据弹性力学理论，图2所示裂纹尖端的应力场为： 间有一定的联系 ，但 由于研究者考虑的角度不同，对裂 靠靠一一--~[ccO。s导一一ls[n0sin30一一ccO。s挈]+十 纹机理的解释不同，所 以结论就有所区别． K ~rE--2sin导一lsin0cos3O+sin挈] 力学模型与理论基础 22 [cOs0十1sin0sin挈+ 挈]+ 1．1 I一Ⅱ型裂纹的力学模型 K II 图 1所示为斜裂纹板受轴 向拉伸 ，裂纹尖端为 一 [1觚s挈+卫2rsin] I一Ⅱ型混合 型裂纹 ，裂纹与板轴线夹角为 8l，开裂 角与裂纹间夹角为 ．图 2为混合型裂纹尖端 的几何 一 [sin0cos3O一 警]+ 形状 的坐标表示形式．应力强度 因子 K，、KⅡ如下 式所示．