基于Gs弹塑性裂纹扩展准则.ppt

基于裂纹面能量释放率的弹槊性裂纹扩展准则 刘彬、肖思、王禾翎、黄克智 清华大学航天航空学院  报告提纲 、课题背景 二、弹塑性断裂中的两种能量释放率 两种能量释放率的物理意义及相 关讨论 四、总结  课题背景一断裂无处不在 断裂知识的应用: (a)易拉罐上 拉环的开启 (b)方便撕取 邮票的锯齿 形缺口 断裂引发的事故 (c)大桥的坍 d二战期间 美国自由轮 事故 /gaoqing36356896171.shtml /  课题背景一断裂力学的发展 ☆ Charles Edward inglis 1913,椭圆孔的弹性力学解 s Alan arnold griffith 1920,脆性材料的断裂准则 ☆ George Rankin Irwin 1948,线弹性断裂力学 线弹性断裂力学的研究已 4 Wells, Dugdale, Barenblatt, 比较完善,弹塑性断裂力 1963弹塑性断裂力学 学中仍存在困惑 心」R.Rice;JW. Hutchinson 1968,J积分和HRR场  弹塑性断裂中尚未解决的关键问题 目前缺乏广泛接受和使用的弹塑性裂纹扩展准则 塑性加载区 塑性加载区 性加载 J=L(wn, -, DdT (rice, 1968) 不再严格适用,却别无选择 弹塑性裂纹扩展过程 Rice, J.R., 1968. J. Appl Mech. 35, 379-386 5  弹塑性断裂准则研究中的两点困惑 能量如何定义? W= gd8 J=|(w-n2 ou dr 超弹性材料 塑性卸载 Atluri stress working density Simha: Helmholtz free energy 能量耗散机制? 弹塑性卸载阶段能量定义困难! √塑性耗散(载荷依赖性) 表面能(常数) √其它耗散? Brust, F. W, Atluri, S.N. 1986. Eng. Fract. Mech. 23 (3), 551-5 Simha et al. 2008. J. Mech. Phys. Solids 56, 2876-2895  报告提纲 、课题背景及意义 二、弹塑性断裂中的两种能量释放率 裂纹面能量释放率 局部能量释放率 三、两种裂纹面能量释放率的物理意 义及相关讨论 四、总结  裂纹面能量释放率的定义 出发点:避免能量定义,研究裂纹扩展中的功率平衡(型) 有两种研究功率平衡的方式:固定围道和随裂尖移动围道 固定围道厂内的功率平衡: 外力功率 内力功率 a=n-「4 A 「nd-J2-JnA 弹性应变功率塑性功率 :裂纹长度 G,:裂纹面能量释放率一真正只用于裂纹面形成的驱动力  裂纹面能量释放率表达式 由定义式可知G,是一个 具有清晰物理意义的客观量 裂纹长度a 应路径无关 选取紧绕裂尖 的I Ga=「nqdT-A1 L G 0.E. OC I dA+o K场代入检验正确  裂纹面能量释放率表达式 Formula si:(适用于无限小围道) ouida 裂纹长度a 构造不含奇异点的封闭围道 T+r+l+ 结合高斯定理 (I,F紧贴裂纹面) Formula s2:(适用于有限大小围道) OSi dA 形式简单,只需当前时刻应力和变形 不需要任何能量项的计算