弹塑性材料动态断裂韧度的表征和测试
日期:2018年01月15日
编辑:
作者:无忧论文网
点击次数:1154
论文价格:150元/篇
论文编号:lw200707121605374676
论文字数:36368
所属栏目:化工冶金类论文
论文地区:
论文语种:中文
论文用途:硕士毕业论文 Master Thesis
弹塑性材料动态断裂韧度的表征和测试
断裂力学是研究含有缺陷的结构和材料力学行为的科学。它主要研究在一定外载条件下的裂纹起裂、失稳扩展及止裂特性。对金属材料,按断口的形貌可以分为脆性断裂和韧性断裂两种。脆性断裂是受应力控制的断裂,裂纹扩展主要由裂纹尖端附近的晶间微裂纹的形成、扩展和联接造成的解理型断裂机理所控制;韧性断裂是由应变控制的断裂,裂纹扩展主要由其前方第二相粒子周围的孔洞形核、长大和联接造成的纤维型断裂机理所控制。按加载速率和裂纹扩展速度的不同,断裂力学可以分为断裂静力学和断裂动力学[ ]。断裂静力学主要研究在准静态载荷下裂纹起始问题,同时也包括韧性材料中裂纹低速扩展问题;对这类问题,可以忽略试件中惯性效应的影响。目前,线弹性断裂静力学已经成熟;对于弹塑性断裂静力学,自1968年Hutchinson[ ],Rice与Rosengren[ ]发表了著名的HRR奇异解以后,其理论才得以建立。此后大量的数值分析与实验证实了在裂纹尖端确实存在着 积分主导区,因而 积分就成为决定裂纹起裂的参数。进一步研究还发现,在一定条件下裂纹扩展仍然受 积分控制[ ];随着 积分的应用,弹塑性断裂静力学获得了很大的发展。动态断裂力学是研究惯性效应不能忽略的问题。在动载荷作用下,这些问题可划分为两大类:第一类问题是裂纹稳定而外力随时间迅速变化,例如,振动、冲击等;第二类问题是外力恒定或者外力变化时裂纹快速扩展。对第一类问题,需要研究的是:在什么样的加载条件下,一个给定的裂纹将会失稳扩展,也就是确定起裂条件和阻力曲线;对第二类问题,需要研究的是:在什么样的荷载条件下,一个快速扩展的裂纹将会终止,以及什么样的材料参数控制裂纹扩展。概括起来,就是要研究裂纹起裂、扩展及止裂的全过程以及如何表征和测量材料起裂、扩展及止裂韧度。
总体而言,由于考虑了惯性效应,断裂动力学较断裂静力学复杂得多。对于线弹性断裂动力学,由于未计及材料非线性,因此已有较大的发展,也较为成熟;对于弹塑性断裂动力学,由于材料的非线性和惯性效应的耦合作用造成裂纹尖端的应力、应变场非常复杂,使得弹塑性动态断裂理论至今尚未完全建立起来。