清华大学断裂力学讲义第二章Griffith断裂理论.pptVIP

为什么?裂纹扩展的稳定性讨论裂纹扩展的稳定性与加载方式有关！CM值越大，越容易实现裂纹失稳扩展刚度无穷大，刚性加载，控制位移加载控制载荷加载理解目前三十一页\总数五十页\编于二十三点Griffith理论在非理想脆性材料中的修正Irwin（1948，1957）和Orowan（1948）每单位裂纹长度扩展时在断裂过程区内消耗的塑性变形功塑性变形仅局限于裂纹尖端（即塑性区尺寸远小裂纹长度或其他特征长度尺寸）裂纹扩展所释放的机械能大部分消耗于裂纹尖端的塑性变形功塑性功的大小足以表征材料的断裂性能材料常数？EgonOrowan目前三十二页\总数五十页\编于二十三点一些讨论什么是表面能？裂纹长度a是否单调增的？如何理解能量释放率G与加载方式无关（广义构型力、能量平衡）？Legendre变换和状态函数的选择？是否存在一个特征尺度（尺寸效应）？目前三十三页\总数五十页\编于二十三点什么是表面能(Surfaceenergy)？在Griffith理论里有一个表面能的概念。其解释是生成单位面积新表面所需要的能量。主要以下几个问题：1、表面能跟什么有关？可以肯定的是跟材料性质有关，如铝、铁应该有不同的表面能。还有其他因素吗？跟材料的杨氏模量会不会有关系？2、怎么能得到一种材料的表面能？如果要通过实验得到材料的表面能，能否通过断裂力学的方法得到？除了这个还有其他方法吗？3、如果一个材料是各向异性的，比如杨氏模量有E1、E2。那么如果利用Griffith理论，是不是应该得到具有方向性的表面能？目前三十四页\总数五十页\编于二十三点什么是表面能(Surfaceenergy)？SurfaceenergyVS.SurfacetensionSurfacetensionformforce:Theforce,F,involvedinstretchingafilmisF=gLThismeansg=F/Li.e.force/unitlength;Units:N/mormN/mSurfaceenergyfromwork:Thework,dW,involvedinincreasingthesurfacebyalengthdxis,dW=dG=gLdx=gdAThismeans,g=dG/dAi.e.freeenergy/unitarea;Units:J/m2=N/mSurfacetensionandsurfaceenergyareinterchangeabledefinitionswiththesameunits.目前三十五页\总数五十页\编于二十三点什么是表面能(Surfaceenergy)？ExperimentalmeasurementforSolidThesurfaceenergyofasolidisusuallymeasuredathightemperatures.Atsuchtemperaturesthesolid?creeps?andeventhoughthesurfaceareachanges,thevolumeremainsapproximatelyconstant.Ifgisthesurfaceenergydensityofacylindricalrodofradiusr??andlength?l?athightemperatureandaconstantuniaxialtension?P,thenatequilibrium,the?variation?ofthetotal?Gibbsfreeenergy?vanishes,so?variationofarea?variationofvolume?SurfaceenergyOnlyforisotropicsolidsInthecaseofsingle-crystalmaterials,anisotropyinthesurfaceenergyleadstofaceting.Theshapeofthecrystal(assumingequilibriumgrowthconditions)isrelatedtothesurfaceenergybyWulffconstructi