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断裂力学机理特征

发表日期:2016-01-11 发布者:厦门益唯特玻璃有限公司 [返回]

1)断裂力学的基本概念于1920年首先由格里菲斯总结出的材料断裂机理,解释了玻璃材料实际强度比理论强度低的原因,提出了有名的脆性断裂理论。该理论的要点如下: 假定在一个无限大的平板内有一椭圆形裂纹,它与外力垂直分布,长度为2C(如图

5-1),在一定应力σ作用下,此裂纹处弹性应

变能为: E cπσ22−

5-2 而同时产生两个新裂口表面,相应的表面断裂能为 c z•γ4

5-3)因而在外力作用下,裂纹得以扩展的条件为: 0422=⎟⎟⎠ ⎞⎜⎜⎝ ⎛−•Eccddzc πσγ

得: 0 242=−E czπσγ5-4 式中 zγ—形成新裂纹的表面能 这时的σ相当于断裂应力f σ

则:c Ezf πγσ 2=

5-5 当外力超过fσ时,则裂纹自动传播而导致断裂。而且当裂纹扩展时,上式c随之变大, fσ也相应下降,故裂纹继续发展所要求的应力条件就更低。 玻璃极限强度(临界强度),即试样发生断裂时的负荷,比理论强度低。常用脆性材料中的微裂纹引起强度降低这一概念来加以解释,格里菲斯认为:不同大小的裂纹需要不同的应力才能扩展。裂纹的形状,裂纹与张应力的作用方向等不同时,其玻璃的极限强度计算公式也不同。此外,若材料中不仅存在微裂纹,而且还有晶格位错时,其强度降低的更多。

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