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目录§1.1断裂力学的概念.......................................................... §1.2断裂力学的基本组成...................................................... 第二章线弹性断裂力学概述 ..................................................... §2.1裂纹及其对强度的影响.................................................... §2.2断裂理论................................................................ 第三章裂纹尖端区域的应力场及应力强度因子 ..................................... §3.1Ⅰ型裂纹尖端区域的应力场与位移场 ........................................ §3.2Ⅱ型裂纹尖端区域的应力场与位移场 ........................................ §3.3Ⅲ型裂纹尖端区域的应力场与位移场 ........................................ §3.4应力强度因子的确定......................................................第一章绪论§1.1断裂力学的概念任何一门科学都是应一定的需要而产生的，断裂力学也是如此。
一提到断裂，人们自然而然地就会联想到各种工程断裂事故。
在断裂力学产生之前，人们根据强度条件来设计构件，其基本思想就是保证构件的工作应力不超过材料的许用应力，即σ≤[σ]～安全设计安全设计对确保构件安全工作也确实起到了重大的作用，至今也仍然是必不可少的。
断裂力学复习提纲第一章．线弹性断裂力学1.线弹性断裂力学的依据与材料力学的强度条件有什么不同两者的相同之处是：（1）形式类似。
都是以某量达到临界值的形式表述的；且该量都与外载性质及弹性体几何形状有关。
而临界值都是材料常数。
（2）临界值KIc和σs都通过实验测定。
两者的差别是：材料力学的强度条件是在材料为无缺陷的均匀连续体的前提下得到的，它没有考虑构件中存在的各种缺陷，因此，按强度条件设计的构件在许多情况下并不安全。
而线弹性断裂力学的断裂判据则考虑了构件中的缺陷造成的应力集中，是从裂纹的平衡、扩展和失稳规律出发得到的，因此，按断裂判据设计的构件更符合实际情况。
2.按裂纹几何特征和力学特征可将裂纹分为几类按几何特征：①穿透裂纹②表面裂纹③深埋裂纹按力学特征：①张开型裂纹②滑开型裂纹③撕开型裂纹3.对比单向拉伸条件下的Б和Бb说明G I和G Ic或K I和K Ic的区别与联系KI叫Ⅰ型裂纹的应力强度因子。
它们反映了Ⅰ型裂纹尖端应力场的强弱程度。
是与外载性质、裂纹及裂纹弹性体几何形状等因素有关的一个量。
而KⅠC是KⅠ的临界值，称为材料的断裂韧度，是材料常数，通过实验测定。
相应的应力强度因子断裂判据为： Ki=Kic 7.写出裂纹尖端应力场公式特点1）r=0处，应力趋于无穷大，即在裂尖出现奇异点；2）应力强度因子在裂尖为有限量；3）裂尖附近的应力分布是r和θ的函数，与无限远处应力和裂纹长无关。
8.为什么裂纹尖端塑性区尺寸平面应变状态比平面应力小在平面应变状态下，沿板厚方向（z 方向）的弹性约束使裂纹尖端材料处于三向拉应力作用下。
而三向拉伸应力状态会对塑性流动起约束作用，即不易发生塑性变形。
所以平面应变状态裂纹尖端塑性区尺寸比平面应力状态小。
9.应力松弛对裂纹尖端塑性区尺寸有何影响？对K I有何影响应力松弛塑性区增大了一倍，也会导致K1的增长第二章．复合型裂纹准则1.写出最大周向应力的准则的基本假设⑴裂纹沿最大周向应力展开⑵当最大周向应力达到临界值时，裂纹失稳扩展2.写出应变能密度准则的基本假设⑴裂纹沿应变能密度因子最小的方向开始扩展⑵裂纹的扩展是由于最小应变能密度因子达到材料相应的临界值S0时发生的3.写出能量释放率准则的基本假设⑴裂纹沿着产生最大能量释放率的方向扩展⑵裂纹的扩展是由于最大能量释放率达到临界值而产生的第三章．弹塑性区断裂力学1.为什么COD及J积分可用来描述弹塑性裂纹问题弹塑性断裂力学是解决大范围屈服条件下，确定出能定量描述裂纹尖端区域弹塑性应力应变场强度的参量，以便能用理论建立起这些参量与裂纹几何特征，外加载荷之间的关系，而J与COD都是弹塑性断裂力学中两个重要的适用参量，所以COD 及J积分可用来描述弹塑性裂纹问题2.D-B模型的适用条件⑴适用于无限大平板中含中心穿透裂纹的平面应力情况⑵σ/σs<0.6⑶假设屈服区内材料为理想塑性3.J积分的形变功率定义的限制条件⑴单调加载不容卸载的要求⑵小应变条件4.写出J积分的回路积分定义由围绕裂纹尖端周围区域应力，应变和位移场所组成的围线积分给出的定义使J积分具有场强度性质5.J积分的守恒性在什么条件下得到严格的证明满足不计体力，小应变及单调加载条件下6.由D-B模型导出COD表达式是否适用于全屈服情况为什么D-B模型不适用于全面屈服的情况，而对小范围或大范围屈服7.J积分的形变功率定义由外载荷通过施加点位移对试样所做的形变功给出，使得J积分物理意义明确，易于通过实验测定第四章．常用断裂参数测试1.测试K Ic时为什么要进行有效的判断，如何判断只有当试样尺寸满足平面应变和小范围屈服的力学条件时，才能获得稳定的Kic支1 Pmax/PQ≤1.1 2[a,B,w-a]≤2.5(KQ/Бs)2第五章．疲劳问题1.高周疲劳和低周疲劳的概念高周疲劳：当构件所受应力较低，疲劳裂纹在弹性区扩展，裂纹扩展至断裂所经历的应力循环周期N较高，或裂纹形成寿命较长称为高周疲劳低周疲劳：当构件所受的应力较高或因存在孔，槽，圆角等应力集中区，局部应力已超过材料的屈服极限，形成较大的塑性区，裂纹主要在塑性区扩展2.什么是裂纹的亚临界扩展交变应力作用下，从初始裂纹尺寸到临界裂纹尺寸这一段扩展过程，叫做疲劳的亚临界状态3.除了Δk之外还有哪些因素影响，如何影响⑴平均应力（增大而增大）⑵过载峰（对低载恒幅下裂纹扩展速率有延缓作用）⑶加载频率（越低而越大）⑷温度影响（温度越高越大）4.疲劳过长阶段⑴裂纹成核阶段⑵微观裂纹扩展阶段⑶宏观裂纹扩展阶段⑷断裂阶段。
断裂力学课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解断裂力学的概念，掌握断裂力学的基本原理和主要公式。
2. 学生能描述材料断裂的类型及特点，了解断裂力学在实际工程中的应用。
3. 学生能运用断裂力学知识分析简单结构组件的断裂问题，并掌握基本的断裂控制方法。
技能目标：1. 学生具备运用断裂力学原理进行问题分析的能力，能运用相关公式进行计算。
2. 学生能通过案例分析和团队合作，提高解决实际工程问题的能力。
3. 学生能运用现代技术手段，如计算机软件，进行断裂分析，提高实际操作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习断裂力学，培养对工程科学的兴趣，增强探索精神。
2. 学生在学习过程中，培养严谨的科学态度，提高分析和解决问题的自信心。
3. 学生通过团队合作，培养沟通协调能力和团队合作精神，认识到团队协作的重要性。
4. 学生能关注断裂力学在工程领域的发展，意识到断裂控制对工程安全的重要性，树立安全意识。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标旨在使学生在掌握断裂力学基本知识的基础上，提高解决实际问题的能力，培养严谨的科学态度和团队协作精神，为未来从事相关领域工作打下坚实基础。
通过具体的学习成果分解，后续教学设计和评估将更有针对性，确保课程目标的实现。
二、教学内容本课程依据课程目标，选取以下教学内容：1. 断裂力学基本概念：讲解断裂力学的发展历程、断裂韧性的定义、断裂控制的目的。
- 教材章节：第一章 引言2. 断裂力学基本理论：包括应力强度因子、裂纹尖端应力场、位移场等基本理论。
- 教材章节：第二章 断裂力学基本理论3. 断裂类型及特点：分析线弹性断裂、弹塑性断裂、疲劳断裂等类型的特点及判定方法。
- 教材章节：第三章 断裂类型及特点4. 断裂力学应用：介绍断裂力学在工程领域的应用，如航空、汽车、建筑等行业的断裂控制。
- 教材章节：第四章 断裂力学应用5. 断裂分析及控制方法：讲解线性弹性断裂力学、弹塑性断裂力学分析方法及断裂控制策略。
断裂力学基础目 录第一章 绪论第二章 线弹性断裂力学 第三章 弹塑性断裂力学 第四章 疲劳裂纹扩展第五章 复合型裂纹的脆性断裂理论 附 录 弹性力学基础第一章 绪 论ssss2a2bss2a?一、引例][s s ≤⎪⎭⎫ ⎝⎛+=b a 21maxs s Inglis(1913)用分子论观点计算出绝大部分固体材料的强度103MPa ，而实际断裂强度100MPa ？——材料缺陷第一章 绪论第一章 绪论 二、工程中的断裂事故1．1860~1870英国铁路事故死200人/年；2．1938年3月14日比利时费廉尔大桥断成三节，1947~1950比利时又有14座大桥脆性破坏； 3．美国二次大战期间2500艘自由轮，700艘严重破坏，其中145艘断成两段，10艘在平静海面发生。
同时期大量的战机事故——广泛采用焊接工艺和高强度材料； 4．1954年1月10日英国大型喷气民航客机彗星号坠落，同时期共三架坠落；二、工程中的断裂事故5．1958美国北极星号导弹固体燃料发动机壳体爆炸； 6．1969年11月美国F3左翼脱落； 7．1972年我国歼5坠毁；8．近年来桥梁、房屋、锅炉和压力容器、汽车等第一章 绪论二、工程中的断裂事故 第一章 绪论 二、工程中的断裂事故9．2007年11月2日美国F15 空中解体；第一章 绪论三、断裂力学发展简史1．1913年，C. E. Inglis(英格列斯)将裂纹(缺陷)简化为椭圆形切口，用线弹性方法研究了含椭圆孔无限大板受均匀拉伸问题——按应力集中观点解释了材料实际强度远低于理论强度是由于固体材料存在缺陷的缘故。
2．1921 年，A. A. Griffith(格里非斯)用弹性体能量平衡的观点研究了玻璃、陶瓷等脆性材料中的裂纹扩展问题，提出了脆性材料裂纹扩展的能量准则，成为线弹性断裂力学的核心之一—能量释放率准则。
第一章 绪论 三、断裂力学发展简史3．1955~1957年，G. R. Irwin(欧文)通过对裂尖附近应力场的研究，提出了新的断裂参量—应力强度因子，并建立断裂判据，成为线弹性断裂力学的另一核心—应力强度因子断裂准则。
