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斷裂力學的歷史

現代斷裂理論大約形成於1948-1957年。它是在當時生產實踐問題的強大推動下,在經典格裏菲斯理論的基礎上發展起來的,其大發展時期是在20世紀60年代。

中國斷裂力學的工作比國外至少晚了20年。直到20世紀70年代,斷裂力學才被廣泛引入中國,壹些單位和科技工作者才逐漸開展了斷裂力學的研究和應用。

斷裂力學是壹門起源於20世紀初,發展於20世紀後期,目前仍在發展和完善的科學。因此,它是壹項前沿的、具有挑戰性的研究成果。

斷裂力學是研究有裂紋物體的強度和裂紋擴展規律的科學,是固體力學的壹個分支,也稱為裂紋力學。它萌芽於20世紀20年代A.A. Griffith研究玻璃的低應力脆性斷裂。隨後,國際上發生了壹系列低應力脆性斷裂的災難性事故,推動了該領域的研究,並於20世紀50年代開始形成斷裂力學,根據裂尖附近塑性區的大小,可分為線彈性斷裂力學和彈塑性斷裂力學。根據引起材料斷裂的載荷性質,可分為斷裂(靜態)力學和斷裂動力學。斷裂力學的任務是:獲得各種材料的斷裂韌性;確定物體在給定外力下是否斷裂,即建立斷裂準則;研究了載荷作用下裂紋的擴展規律。研究腐蝕環境和應力同時作用下物體的斷裂(應力腐蝕)。斷裂力學已廣泛應用於航空、航天、交通、化工、機械、材料、能源等工程領域。

斷裂力學在20世紀50年代開始形成。隨著航空航天工業的發展,出現了超高強度材料。對於這類材料,傳統的強度設計已經不能滿足需要。傳統強度理論將材料和結構視為壹個沒有裂紋的完整整體。實際材料和結構都存在裂縫,但如果材料強度較低,裂縫對結構安全的影響通常不明顯。由於在設計中采用了壹定的安全系數,設計可以滿足工程需要。但對於高強度材料或特定條件下的材料,裂紋的存在會從根本上改變這種情況,這就必須考慮材料對裂紋擴展的抵抗能力。因此,引入了材料斷裂韌性的力學概念,出現了斷裂力學。

在斷裂力學出現之前,由於生產知識的積累,人們已經總結出壹些材料的韌性指標,如冷脆轉變溫度、沖擊功等,這些都是定性的經驗參數,只能在壹定條件下用來評價材料,而不能用來設計。在美國G.R. Owen等人的努力下,線彈性斷裂力學逐漸建立,進而發展了彈塑性斷裂力學。提出了壹些描述裂紋擴展的參數,如應力強度因子、J積分和裂紋張開位移(見COD法),可在設計中定量使用。將它們與傳統的強度理論相結合,可以設計出更安全、更經濟的工程結構。因此,斷裂力學越來越廣泛地應用於航空航天、核電工程等領域。

另壹方面,由於裂紋尖端的小面積對裂紋擴展的規律有著重要的影響,所以裂紋擴展與材料的某些微觀性能,尤其是冶金性能(如晶粒尺寸、兩相顆粒、位錯等)有著很大的關系。),這就要求斷裂力學在其研究中將材料工藝學、冶金學、金屬物理學等方面的成果與力學結合起來。隨著斷裂力學的發展,微裂紋也進入了研究範圍。在研究裂紋擴展規律時,也開始涉及到裂紋產生的原因。

研究內容

1,裂紋萌生條件。

2、裂紋在外部載荷和/或其他因素作用下的擴展過程。

3.裂紋延伸到什麽程度物體就會斷裂?

另外,為了滿足工程需要,有裂縫的結構在什麽條件下破壞;在壹定載荷下,結構允許有多少條裂縫;在結構裂縫和結構工作條件下,結構的使用壽命有多長。

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