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斷裂力學(xué)機(jī)理特征

發(fā)表日期:2016-01-11 發(fā)布者:廈門益唯特玻璃有限公司 [返回]

1)斷裂力學(xué)的基本概念于1920年首先由格里菲斯總結(jié)出的材料斷裂機(jī)理,解釋了玻璃材料實(shí)際強(qiáng)度比理論強(qiáng)度低的原因,提出了有名的脆性斷裂理論。該理論的要點(diǎn)如下: 假定在一個(gè)無限大的平板內(nèi)有一橢圓形裂紋,它與外力垂直分布,長度為2C(如圖

5-1),在一定應(yīng)力σ作用下,此裂紋處彈性應(yīng)

變能為: E cπσ22?

5-2 而同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)新裂口表面,相應(yīng)的表面斷裂能為 c z?γ4

5-3)因而在外力作用下,裂紋得以擴(kuò)展的條件為: 0422=??? ???? ???Eccddzc πσγ

得: 0 242=?E czπσγ5-4 式中 zγ—形成新裂紋的表面能 這時(shí)的σ相當(dāng)于斷裂應(yīng)力f σ

則:c Ezf πγσ 2=

5-5 當(dāng)外力超過fσ時(shí),則裂紋自動(dòng)傳播而導(dǎo)致斷裂。而且當(dāng)裂紋擴(kuò)展時(shí),上式c隨之變大, fσ也相應(yīng)下降,故裂紋繼續(xù)發(fā)展所要求的應(yīng)力條件就更低。 玻璃極限強(qiáng)度(臨界強(qiáng)度),即試樣發(fā)生斷裂時(shí)的負(fù)荷,比理論強(qiáng)度低。常用脆性材料中的微裂紋引起強(qiáng)度降低這一概念來加以解釋,格里菲斯認(rèn)為:不同大小的裂紋需要不同的應(yīng)力才能擴(kuò)展。裂紋的形狀,裂紋與張應(yīng)力的作用方向等不同時(shí),其玻璃的極限強(qiáng)度計(jì)算公式也不同。此外,若材料中不僅存在微裂紋,而且還有晶格位錯(cuò)時(shí),其強(qiáng)度降低的更多。

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