(a)张开型裂纹 (b)滑开型裂纹 (c)撕开型裂纹
图1—2 裂纹力学特征分类图
在三种基本型裂纹中,Ⅰ型裂纹最常见且最危险,是我们研究的重点。 2.复合型裂纹
由两种或两种以上的基本型裂纹组成的裂纹叫复合型裂纹。 下面估算一下裂纹对材料强度的影响有多大。 三、裂纹对材料强度的影响
以图1—3所示无限大薄平板为例,该板承受单向均匀拉应力的作用,板正中有一个贯穿的椭圆形切口,是一个Ⅰ型裂纹。在裂纹尖端处将产生局部应力集中现象,但在离裂尖稍远处,应力在横截面上的分布是均匀的。由线弹性力学理论可知,此时椭圆长轴端点处的拉应力最大,其值为
图1—3 含椭圆切口受拉伸无限大板
max (1 2
a
) (2—1)
其中,σ:板两端承受的均匀拉应力;
a:贯穿的椭圆形切口的半长轴; ρ:椭圆长轴端点的曲率半径。
根据固体物理学理论,固体材料受拉时,其理论断裂强度为
E
t (2—2)
b0其中,E:弹性模量;
γ:固体材料的表面能密度; b0:固体材料的原子间距。
按照传统的强度理论,当切口端点处的最大应力达到材料的理论断裂强度时,也就是σmax=σt