是第二章(2—13)中的O(r0),它反映了裂纹尖端的渐进解与全解之间的差。
在裂尖区域,渐进解是全解的良好近似。 (2)(3—22)式可以缩写成张量形式
K
ij Ⅰfij(
) (3—24)
2 r
由(3—24)可以看出
①对于裂纹尖端附近区域内某一定点(r,θ),其应力大小取决于KI的大小,KI越大,该点的应力也越大。因此,KI是表征裂纹尖端区域应力场强弱程度的参量,而且是唯一的参量。
11
②因为 ij ,所以当r→0时, ij→∞,称为应力具有的奇异性。只要是Ⅰ型裂纹,
rr
裂纹尖端的应力场都具有相同的奇异性。它远比其它附加项要大得多。因此,(3—22)式对所有Ⅰ型裂纹问题都适用。
综上所述,应力分量可由两部分描述:一部分是关于场分布的描述,它随点的坐标而变化,通过r的奇异性及角分布fij( )来体现;另一部分是关于场强度的描述,通过应力强度因子KI来表示,它与裂纹体的几何形状及外加载荷有关。
§3.2 Ⅱ型裂纹尖端区域的应力场与位移场
Ⅱ型裂纹问题与Ⅰ型裂纹问题的主要差别在于两者在无限远处的受力条件不同。Ⅰ型裂纹问题在无限远处受的是均匀拉应力的作用,而Ⅱ型裂纹问题在无限远处受的是均匀剪应力的作用。
图3—3
对于图3—3所示的Ⅱ型裂纹问题,Westergaard选用的应力函数为:
~
Ⅱ yReZⅡ(z) (3—25)
于是有
2 Ⅱ 2~ x [ yRZeⅡ(z)]
y2 y2 ~
[ ReZⅡ(z) yImZⅡ(z)] y
(z) ImZⅡ(z) ImZⅡ(z) yReZⅡ
(3—26)
(z) 2ImZⅡ(z) yReZⅡ
2 Ⅱ
(z) y yReZⅡ
2 x 2 Ⅱ
(z) xy ReZⅡ(z) yImZⅡ
x y