(fⅠ )
0
KⅠ
2
因此有
(3—16) (3—16
知道了裂纹对应的解析函数ZⅠ( ),就可以利用(3—16)式求出应力强度因子。 因此,在裂纹尖端处 →0的一个很小的范围内,解析函数ZⅠ( )可以写成
Z( (fⅠ Ⅰ )
0
1
KⅠ
(3—17) 2为研究方便,取极坐标系,令
ξ=r .eiθ=r(cosθ+isinθ) (3—18)
(3—18)代入(3—17)得
KⅠ i2KⅠ
Z( ) e cos isin (3—19) Ⅰi 22 2 r2 r 2 re
(3—17)对ξ求导后再把(3—18)代入得
33
KⅠ 1 2KⅠ 2 3 3
Z( ) rcos isin (3—20) Ⅰ
222 2 22
(3—17)对ξ积分后再把(3—18)代入得
1 KⅠ2KⅠ12KⅠ1 ~222 Z( ) d rcos isin (3—21) Ⅰ 222 2 2
KⅠ
将(3—19)、(3—20)和(3—21)中的实部和虚部分开,再将y=rsinθ=2rsin
cos与这些实22
部和虚部一起代入(3—8)、(3—9)和(3—10)并整理得
K 3 x Ⅰcos 1 sinsin
2 22 2 r
K 3
y Ⅰcos 1 sinsin (3—22)
2 22 2r
K 3
xy Ⅰsincoscos
2222 r
Kr u Ⅰcos 1 2sin2
2G2 2 2
KⅠr v sin 1 2cos2
(3—23) 2G2 2 2
3
(平面应力状态)E
其中,G , 1
(21 ) 3 4 (平面应变状态)
说明:
(1)推导过程中用了→0的条件,所以(3—22)和(3—23)只适用于裂纹尖端附近区域,
( a)
来确定
( 2a)
各应力分量和位移分量,叫做全解。这样求出的各应力分量与(3—22)的各应力分量的差值,就即要求r<<a,叫做渐进解。而对于稍远处,应该用(3—13)给出的ZⅠ( )