裂紋分叉原因分析及分叉角的預(yù)測.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，斷裂力學(xué)被越來越廣泛地用來分析和解決各種工程實際問題。在現(xiàn)有的斷裂理論中，常認為裂紋沿裂紋延長線擴展，各種斷裂判據(jù)（如G判據(jù)和K判據(jù)）也是建立在裂紋沿直線擴展的基礎(chǔ)之上。然而，裂紋的二次斷裂的現(xiàn)象被大多數(shù)研究人員所忽略。二次斷裂現(xiàn)象是指:裂紋在沿直線擴展之后出現(xiàn)的方向改變的現(xiàn)象，如裂紋的分叉和兩種折彎形式等。
　　本文旨在分析裂紋分叉的原因以及裂紋分叉帶來的止裂作用;解釋了二次斷裂現(xiàn)象較少被觀察到的原因;預(yù)測了

2、裂紋的分叉角和折彎角;計算了裂紋分叉和折彎時臨界裂紋長度;提出了預(yù)測二次斷裂之后裂紋走向的方法，并對于文獻中觀察到的二次斷裂形式進行總結(jié)。
　　本文首先從能量釋放率的角度研究裂紋分叉和折彎的原因，應(yīng)用裂紋沿能量釋放率最大方向擴展的物理機制，計算出Ⅰ型裂紋的分叉斷裂韌性KICb，以及折彎斷裂韌性KICk等與Ⅰ型裂紋平面應(yīng)變斷裂韌性KIC之間的關(guān)系，解釋了Ⅰ型裂紋通常先經(jīng)歷沿直線擴展，再經(jīng)歷分叉或折彎的原因，并且從理論上預(yù)測了裂紋在理

3、想條件下分叉角和折彎角;然后，從實驗的角度驗證了所得結(jié)論KICb≈1.3KIC，分叉角α≈65°的正確性;此外，本文還從裂紋分叉使裂尖應(yīng)力強度因子減小并使材料韌性強化的角度分析了裂紋分叉的止裂作用，得出分叉具有較為重要的止裂作用，而折彎對于裂紋的止裂貢獻不大的結(jié)論;本文還計算了裂紋分叉和折彎現(xiàn)象發(fā)生時主裂紋的臨界長度，從而解釋了二次斷裂現(xiàn)象較少被發(fā)現(xiàn)的原因;此外，本文還針對裂紋在分叉或者折彎之后裂尖的走向問題，指出了問題的難點所在，提供