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双梁、双板模型裂纹的能量释放率

1.引言当裂纹体在垂直于裂纹平面方向的尺寸较之裂纹尺寸很小时,可将它们抽象为双梁或双板模型进行研究.对这类问题的几种简单特殊情况曾有人进行过研究11一5,了〕,但至今尚无系统的论述及简明、实用的结果.本文将一般受载和约束条件下双梁(板)模型裂纹的断裂参量G,与裂纹尖端A处的内力素(弯矩对、及剪力Q。)用简明的公式(1),(6),(7),(8)联系起来1).使这类复杂的断裂问题大为简化和直观.与实验和已有的结果相比较表明,在相当广的范围内具有足够的精度,便于工程人员掌握和运用. ,·能量释放率的基本公式依节的不同比值,可采用两种模型· D固定端双梁模型考虑单位厚度双梁,当贵》‘时,可将裂纹尖端处抽象为固定端.此时不论裂纹体的受载及约束情况如何,固定端双梁模型裂纹的能量释放率都为风一呱G,=弓共专J_。或K,二式吐’M、 E 1一厂之’面条件:为裂纹尖端月处单位厚度的弯矩,广义平而应力时E/=E, (l)平面应变时E产=。,,E,h...  (本文共6页) 阅读全文>>

《湘潭大学自然科学学报》1980年02期
湘潭大学自然科学学报

粘弹体双梁、双板模型裂纹问题的时间相依能量判据

一、引言 在一定的条件下,由于材料力学方法从整体强度出发,通过某些假设抓住了问题的主要因素,同时其结果既简明、又实用,所以至今仍为工程设计入员所广泛采用。因此在运用近代数学求解断裂力学问题的同时,还有必要发展一些像材料力学那样简明、实用的方法。这就是说,作为带裂纹体的承载能力科学的断裂刀学与作为连续介质的一占典强度科学,特别是材料力学之间,依然有着一定的相关性。本文试图得到一个适合于粘弹性双梁、双板模型裂纹问题的简明、实用的时间相依能量判据。 rrwin和Kies一于1954年‘7’曾提出测量试件整休的应变能释放率的柔度标定法来侧址材料的断裂韧性。应变能释放率的公式是:叔如儿叮口 叮乙是试件宽度,C是体系的柔唆,d几,纽坟长度。尸是载扣儿 1959年Cilman丁SJ采用双悬臂补仕()一叮一招)、创·!米测定单品体的炎血能。以后R ipling等人”’及Raasch‘1’根据实验结呆,才固定端模型的柔度作了修正,用以计及未开裂部...  (本文共12页) 阅读全文>>

《固体力学学报》1983年03期
固体力学学报

关于全复合型能量释放率准则

引言 关于复合型能量释放率准则,最初给出解的是P。laniswamy与Knauss!”.但是他们用一条光滑曲线来代替分支裂纹,因而绕过了分支扩展的数学困难,而所得的解也是某种近似的解.BIlby与Cardewl,‘利用了Xpanko。I”4,的解作了计算,他们利用了lrwin计算能量释放率的公式G产(0)二(K},+K}(0 .1)式中K:1,K川为分支裂纹尖端处应力强度因子.而这个公式对于裂纹的分支扩展虽然可能是对的,但目前尚未严格证明.Hussain等{,J也采用这一公式,但如文〔1,6〕所指出,在处理分支裂纹长度趋于零的极限过程中出现若干错误.王自强囚在计算能量释放率处理这一极限过程时误认为一无穷级数的第二项及以后的项都趋于零.所以采用了一个只取一项的不完全公式(见以下(2 .2)式).W曰,,8,。,成功地用摄动方法处理了Z形裂纹当分支裂纹长度趋于零的极限过程,由于讨论的是Z形裂纹,计算非常繁长.Wul7)也指出,(0 ...  (本文共9页) 阅读全文>>

《太原重型机械学院学报》1984年S1期
太原重型机械学院学报

含裂纹对称角铺设层合板的能量释放率

一、gi 言 复合材料通常是各向异性的非均匀体,与人们所熟知的各向同性、匀质的金属材料有较大的差别,其力学性能和断裂特性远比金属材料的复杂得多。纤维憎强复合材料的断裂特性一般地依赖于纤维的性能、纤维的排市方向,即层板的构形、基体的性能以及作用力的方向等因素,是这诸多因素的一个复杂函数。 E、M、Wit[‘]导出了各向异性材料中裂纹尖端周围的应力分书。他求得应力分量a。、a。、。。。的强度不仅由参数 da和。*a控制,而且为材料的各向异性性能和裂纹相对于材料主方向的方向函数所控制。G、C、Sy‘7推导了正交异性简单层板的能量释放率。其他学者也大大推进了将断裂力学用于复合材料的技术水平。 本文从某些基本假设出发,根据两种可能的破坏形式,推导了含裂纹对称角铺设层合板的能量释放率,并进行了一定数量的实验,取得了较为满意的结果。 二、基本假设 1、假定组成层合板的各单层边界两边的位移是连续的,层间不能滑移。因而层合板相当于一块具有非常特殊...  (本文共12页) 阅读全文>>

《机械强度》1984年04期
机械强度

最大能量释放率准则及其近似

一、引言 址大能斌释放率准则(简记为MG)是本世纪20年代提出’」并推)’‘到义合型断裂中的L才‘虽然该准则的物理概念十分明确,但是在数学上遇到的困难成为其推)’一应用的障碍。这准则认为裂纹扩展必将引起裂纹体势能的释放,当释放的能最与形成新裂纹面所需要的能鼠相等时.将导致裂纹失稳扩展并且沿能量释放率G最大的方向开裂。问题的关键在于无沦是确定裂纹的开裂方向,还是预测裂纹的开裂时机,都必须首先确定最大能量释放率G一。、.而欲确定G.,、.、又必须计算裂纹在任意扩展方向上的能量释放率。本文的目的在于给出最一般的父合加载(I一H一川复合型)情况下,裂纹在任意扩展方向上的能量释放率G(下)的表达式,并推导出各种熨合加载条件下的断裂准则。为便于工程应用,在最人能量释放率准则的基础上,推荐一个近似准则—椭圆规律断裂准则,并将两种准则与实验结果进行对比。二、能量释放率 在轴向载荷作用下(I型断裂),能量释放率G:和应力强度因子K,是完全等价的,...  (本文共6页) 阅读全文>>

《青年科学》2004年02期
青年科学

反物质的用途

撇黔黔缨粼燃鄂娜 科学家研究反物质有什么用 呢?目前可预测的一个可应用的特 点是物质与反物质相遇会释放出 所有的能员,能量释放率要远高于 氢弹J曝炸.因为后者只释放了物质 内祈蕴含能量的一小部分携带反 物质进行星际旅行,可以减少携带 的燃料质量不过,一项重大科学 突破问世时,是很难估计它的应用 雨景的。曾有一位贵妇人质间电的 发现者法拉第:“电有...  (本文共1页) 阅读全文>>

《力学学报》2013年01期
力学学报

任意加载模式下含裂纹超弹性体的能量释放率

引言计算能量释放率的方法不仅是处理工程中断裂力学问题的重要方法,也被广泛地应用于其他相关的工程中,如采矿、地质等[1].近年来,生物材料和高分子材料断裂韧性及增韧机理的研究成为材料和力学界研究的热点领域之一[2-3].柔度标定是确定材料临界能量释放率的重要实验方法[4-6].经典的断裂力学往往只讲述线弹性含裂纹体的柔度标定,而且大都仅仅限于恒载荷或恒位移加载的特例[4,7-8].但是,在地质工程、生物材料和高分子材料研究领域,有一大部分材料如冻土、肌肉、橡胶等表现出非线性弹性的性质[9-11].对于这类材料,含裂纹体的载荷和位移关系是非线性的,也就是说结构的柔度不仅和裂纹的长度有关还和载荷的大小有关.另外,柔度标定中恒位移的加载条件要求试验机完全刚性,实际的操作中只能近似地实现.准确地讲,实际的加载方式多数既不属于恒载荷也不属于恒位移,而是变化的载荷或位移加载[12].本文从能量平衡出发,推导了含裂纹的非线性弹性体在任意加载模式...  (本文共5页) 阅读全文>>