第二章 线弹性断裂力学概述
§2.1 裂纹及其对强度的影响
一、裂纹的概念
实际构件中的缺陷是多种多样的,主要包括
裂纹
冶炼中产生的夹渣、气孔缺陷 ~统称为裂纹。
加工中产生的刀痕、刻槽 焊接中的气泡、未焊透处
二、裂纹的分类 1.基本型裂纹 按几何特征分为:
(a)穿透裂纹:贯穿构件厚度(或深度延伸到构件厚度的一半以上)。常处理成理想尖裂纹(即裂尖曲率半径ρ→0)。
(b)表面裂纹:位于构件表面,或其深度<<构件厚度,常简化为半椭圆形裂纹。 (c)深埋裂纹:位于构件内部,常简化为椭圆片状裂纹或圆片裂纹。
(a)穿透裂纹 (b)表面裂纹 (c)深埋裂纹
图1—1 裂纹的几何特征分类图
按力学特征分为: (a)张开型(Ⅰ型):在与裂纹面正交的拉应力作用下,裂纹面产生张开位移而形成的一种裂纹。
受力特征:受与裂纹面正交的拉应力作用;
位移特征:位移与裂纹面正交,裂纹上、下表面沿拉应力方向(y方向)的位移v不连续。 (b)滑开型(Ⅱ型):在裂纹面内且与裂纹尖端线垂直的剪应力作用下,裂纹面产生沿该剪应力方向的相对滑动而形成的一种裂纹。
受力特征:受在裂纹面内且与裂纹尖端线垂直的剪应力作用;
位移特征:裂纹上、下表面沿该剪应力方向相对滑动;裂纹上、下表面沿该剪应力方向(x方向)的位移u不连续。
(c)撕开型(Ⅲ型):在裂纹面内且与裂纹尖端线平行的剪应力作用下,裂纹面产生沿裂纹面外的相对滑动而形成的一种裂纹。
受力特征:受在裂纹面内且与裂纹尖端线平行的剪应力作用;
位移特征:裂纹上、下表面沿该剪应力方向相对滑动;裂纹上、下表面沿该剪应力方向(z方向)的位移w不连续。