复合型裂纹断裂的新准则_任利(6)

复合型裂纹断裂的新准则

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固体力学学报　　　　　　　　　　　　　　　　　２０１３年第３４卷

忽略ＫⅡＣ（的作用也可获得很好的精度；ＫⅠＣ）

（）若假设复合裂纹临界极半径等于Ⅰ（型４Ⅱ）临界极半径，会低估（高估）其抗断裂能力；（）裂尖应力状态对复合断裂的具体影响可解５

释为：①影响复合裂纹的复合程度，②影响扩展方；塑性区范围）向的临界极半径大小（

４．２　讨论

复合裂纹扩展问题既是新问题也是老问题．归

图８　复合变量与应力状态的表征参量的关系Ｆｉ．８　Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｓｂｅｔｗｅｅｎｍｅａｓｕｒｅｓｏｆ　　　　ｇｐ

ｍｏｄｅｍｉｘｔａｎｄＭ　　ｙ　

纳起来，复合型断裂准则的建立需要注意如下两点：①复合裂纹的断裂问题应当合理且有效考虑ＫⅠＣ

和ＫⅡＣ二者对于裂纹扩展阻力的贡献；②复合裂纹的扩展规律与裂纹即时的应力状态有关．本文推导的复合断裂准则虽与实验结果吻合很好，但是，）应力状态对临界极半径的影响理论上尚无（１定论，值得深入探讨、研究；（）基于Ｍ２ｉｓｅｓ准则确定的裂纹尖端弹塑形边

如有必要可引入更加准确的界方程只是一级估计，裂尖弹塑形边界方程．

参考文献

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越能释放型扩展阻力的潜力；反之，当Ｍ＞Ｍ越小，Ⅰ

因０．７时，Ｍ越大，Ⅱ型扩展阻力越能得到充分发挥．

而，当Ｍ是个小量时，忽略ＫⅡＣ的作用也能获得很好的精度；当Ｍ趋于１时，忽略ＫＣ的作用亦可获得较Ⅰ好的精度．考察ｓ显然，该ｉｎｏｓγ＝ｃγ、ω＝η时的Ｍ值，临界值ＭＣ是材料常数，并由下式确定：－１ＫⅡＣ

（）ＭＣ＝ａｎ２４

ＫⅠＣπ

除此之外，裂纹尖端的应力状态对临界极半径的大小也有显著影响，但对此的研究并不多见．读者

）

只需要将不同Ｍ值对应的ｓｉｎｃｏｓγ、γ、ω和η代入ｒＣ中即可得到ｒ这里不再赘述．Ｃ随Ｍ的变化规律，

４　总结和讨论

４．１　总结

材料断裂准则是判别材料强度及其结构稳定性

１８，１９］

的重要依据，无论对于脆性材料［还是塑性材料

建立一个正确有效的断裂准则都是非常必要的．本文基于Ｍ充分考虑当前应力ｉｓｅｓ屈服准则，状态对于临界极半径的影响，导出了新的复合型裂纹断裂准则．与实验数据对比表明，该复合断裂准则此外，本文结合实验分可很好预测复合型裂纹扩展．

析了ＰＭＭＡ的复合断裂行为，讨论了应力状态对复合断裂的具体影响．具体而言有如下结论：

（）类似ＭＴ１Ｓ、ＳＥＤ和ＭＥＲＲ的传统断裂判据预测断裂的精度依赖于材料的力学性质，宜在合理假设的前提下使用；其中，ＭＴＳ准则在预测以ＩＩ型破坏为主的ＰＭＭＡ复合断裂时误差较大；）以单一ＫⅠＣ表示的破坏准则，（即式（和２１２），高估了材料抗断能力；以ＫⅡＣ表示的破坏式（１３）

）），准则，式（和式（则低估了材料抗断能力；１４１５

（）当裂尖应力状态表征参量Ｍ趋于０（）时，３１