材料的动态损伤.ppt

一维蠕变损伤理论一维蠕变损伤理论无损伤延展性断裂条件一维蠕变损伤理论同时考虑损伤和变形一维脆塑性材料损伤理论Mazars模型疲劳损伤理论低周期疲劳应力水平较高，疲劳寿命低于5X104，往往发生塑性变形高周期疲劳应力水平较低，疲劳寿命高于5X104，主要在弹性范围内。疲劳损伤理论疲劳损伤演化方程：Miner线性疲劳累积破坏准则：疲劳损伤理论McClintock首次给出了轴对称加载刚塑性体中孔洞的膨胀率蠕变疲劳寿命预测疲劳裂纹扩展速率混凝土材料的坡坏分析混凝土的细观结构具有很不均匀的特点，其断裂行为主要由于内部为裂纹的形核、扩展和汇合。材料强韧化的力学分析近几十年来，断裂力和损伤力学被成功地应用于含细观结构的材料（结构陶瓷、高分子材料、混凝土等）的增韧机制的研究。脆性材料的几种典型的增韧机制：相变增韧、微裂纹增韧、偏转增韧、纤维增韧、金属颗粒增韧等等相变增韧70年代，人们发现ZrO2四方相多晶体以及以其为第二相粒子的陶瓷基复合材料，裂纹尖端的高应力使得四方晶相转变为单斜相，产生剪切变形以及4%的膨胀，从而耗散了裂纹附近的能量，降低应力强度因子，提高了材料的韧性。微裂纹增韧脆性材料中，宏观裂纹尖端大量微裂纹的形核和扩展形成损伤过程区，它可以明显地松弛裂纹尖端的应力场，增加能量耗散，推迟裂纹的不稳定发展，这种作用称为微裂纹的屏蔽作用。动态损伤的试验研究损伤冻结方法*损伤力学的应用蠕变、疲劳寿命预测脆性体受力破坏及稳定性研究受损过程中力学、物理性能预报强韧化过程中，材料的损伤机制、增韧机制*对裂纹扩展速率进行时间积分动态损伤的数值研究方法多尺度计算方法讨论题1论述损伤及损伤演化、分析动态损伤模型进展；2.论述材料损伤的测量方法及其应用；3.介绍损伤容限设计方法的原理与应用。*如果损伤演化不仅依赖于N/NF,而且与载荷的循环参数相关，即损伤与表示载荷的参数不是独立的变量，则应该采用损伤的非线性累积方法。损伤演化规律依赖于疲劳试验曲线(S-N曲线)*宏细观相结合的研究方法损伤的形态及其演化过程，是发生于细观层次上的物理现象，必须用细观观测手段和细观力学方法加以研究；而损伤对材料力学性能的影响则是细观的成因在宏观上的结果或表现。既然问题的因与果分属于细观和宏观两端，要想从根本上解决问题，就必须运用宏、细观相结合的方法研究损伤力学问题。*为了建立损伤材料的宏、细、微观结合的本构理论，首先应开展宏、细、微观并重的实验研究并在实验研究中实现宏、细观观测相互同步。在细观和宏观的同步实验基础上进一步探讨细观损伤状态与宏观力学响应之间的关联，才能建立宏、细观结合的损伤本构理论。*微损伤的成核条件与机理材料内部存在大量的空穴，这些缺陷只有在一定条件（温度和外力）作用下，空穴聚集成足够大的集团，或者由于持续增长的局部变形不协调性所导致的原子键的不断破裂，才有可能使微缺陷成核.均匀成核：材料在微观尺度下的不均匀性（小角度晶界、位错缠结、位错晶格、微小沉淀粒子）造成，由热激活过程控制；非均匀成核：材料在细观尺度下的不均匀性。（夹杂粒子）*塑性应变驱动成核机理位错塞积铝、铜等试件中，孔洞成核与晶体内位错运动自身产生的障碍力而受阻有关，半脆性或韧性材料内位错塞积成核机理。*晶界成核：低温条件下，由于在晶界三叉点或晶界有突起部分的滑移受阻所造成的较高的应力集中会导致晶界成核Gifkins：总体变形和晶界滑移联合作用下的成核机理:受阻的滑移带使晶界形成突起。滑移会产生很大的应力而使界面分离，从而使滑移带内的位错在成核点形成孔洞。动载：内部应力波的反射*夹杂和二相粒子夹杂与基体的变形不协调性导致对等轴粒子：界面开裂能量条件：由于变形不协调而在粒子附近所释放的弹性能应超过形成新裂纹表面的表面能。*非等轴粒子或强度较低的脆性粒子：本身断裂粒子的断裂容易在沿拉伸方向且具有较大长宽比的不规则粒子中方向：垂直于拉伸方向并处于粒子的中部此种断裂类似于纤维基体所施加的切向力作用的一种拉伸型断裂机理（Goods.1979）*粒子附近的基体开裂原因：基体的强度比粒子和界面的结合强度低含BeO的铍冲击（Shockey.1973）*应力—温度驱动成核机理高温或高应力情况下，材料中结合键（原子键、共价键等）在涨落条件下不断地破裂（Breaking）和愈合（healing)*一定的外界温度和载荷条件，成核的微缺陷（孔洞、裂纹）将会长大和发展，微缺陷的长大一般有以下特征：①一般情况下，长大需要一个临界条件