断裂力学讲义(19)

2021-01-20 18:22

与解Ⅰ型裂纹问题类似,对图3—3所示的“无限大”板,也可以找出一个满足边界条件的解析函数ZⅡ(z):

z

ZⅡ(z) (3—27)

22z a

为分析裂纹尖端附近区域的应力场,与解Ⅰ型裂纹问题类似也将座标原点从裂纹中心移到裂纹右尖端处,则有

z=ζ+a或ζ=z-a,

代入(3—27)式,可得

( a)

ZⅡ( )

( 2a) ( a)

令 fⅡ( ) (3—28)

2a

1

则有 ZⅡ( ) fⅡ( ) (3—29)

由(3—28)式可知,当 0时,也就是说在裂纹尖端附近处,f( )为一个实常数(对于图3—3所示的纯剪切无限大裂纹板,该实常数为f( )

0

a),一般情况下,设这个极限值为2

KⅡ/2,即设

则有(3—30) 常数KⅡZⅡ( )求解Ⅱ型裂纹尖端的应力强度因子的定义式。

( )可以分别表示为 于是,在 很小的范围内,ZⅡ( )和ZⅡ

1

KⅡ

2

ZⅡ( ) fⅡ( ) ( ) 02

(3—31)

1 3

K K

( ) Ⅱ ( )2 Ⅱ( )2 ZⅡ

2 22

为研究方便,用极坐标来表示,将 rei 代入上面两个式子,并利用公式ei cos isin ,可得

K

ZⅡ( ) Ⅱ(cos isin) 222r

3

K3 3

( ) Ⅱr2(cos isin) ZⅡ

22 22

1

( )的实部和虚部以及y 2rsincos代入(3—26)式,就可以得到Ⅱ型裂纹尖端将ZⅡ( )和ZⅡ

22

附近各应力分量的表达式:


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