韌性材料裂紋尖端塑性區(qū)的斷裂分析.pdf

1、中文摘要論文題目學科名稱研究生指導教師韌性材料裂紋尖端塑性區(qū)的斷裂分析固體力學陳攀師俊平教授摘要簽名：簽名：人們對裂紋擴展機理的研究始終是斷裂力學研究的主要內容，對于脆性材料，線彈性斷裂理論取得了巨大成功，線彈性斷裂準則可以應用到工程實踐中去，來預測裂紋的擴展。但是對于韌性材料，由于在裂紋尖端會產生一個小的塑性區(qū)，對于塑性區(qū)內應力應變關系始終沒有得到一個較好的結果，特別是在工程實際中，裂紋多為復合型裂紋，因此研究韌性材料復合型裂紋的斷裂

2、問題具有重要的現實意義。對于復合型裂紋的研究，學者提出了許多斷裂準則來預測裂紋的失穩(wěn)和開裂角度。但是綜合分析這些斷裂準則，都是基于線彈性應力應變關系得到的。在裂紋尖端塑性區(qū)內，塑性應力應變關系是非線性存在的，因此，用線彈性斷裂準則不能解決塑性區(qū)內裂紋的斷裂問題。本文利用應變能密度因子的方法建立了塑性應變能密度準則，用該準則來預測塑性區(qū)內裂紋的開裂問題，得到了裂紋開裂的臨界值以及裂紋的開裂角。根據塑性應變能密度理論提出了兩個基本假設：當材

3、料的塑性應變能密度達到臨界值時，裂紋失穩(wěn)開裂；裂紋的開裂方向沿著塑性應變能密度減小的方向。本文選取了三種不同類型的材料，得到了他們的塑性應變能密度，并根據第一個假設得到了不同材料的臨界塑性應變能密度，根據第二個假設得到了II型裂紋時，裂紋的開裂角度。并對I—II復合型裂紋進行了斷裂分析，建立了復合型裂紋的斷裂判據，將結果與實驗值做了比較。根據Mises屈服準則，得到了裂尖到塑性區(qū)的最大半徑，塑性應變能密度沿著半徑方向積分，得到了塑性應變