准脆性金属材料的Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹扩展速率预测

摘要

基于断裂与损伤力学方法,将裂纹的开裂和疲劳扩展两个过程结合起来考虑,研究准脆性金属材料内Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹起裂后稳定扩展速率的预测问题。由于裂纹空间分布的复杂性及数学上的困难,将该裂纹简化为二维裂纹。首先分析裂尖构成,判定该裂纹的进一步扩展即分支裂纹的扩展问题,将Ⅰ、Ⅱ混合型裂纹等价地处理为起裂方向上的当量Ⅰ型裂纹;其次在断裂损伤耦合的基础上,对损伤(硬化)区的边界进行探讨;最后在损伤力学框架下,对该裂纹的扩展速率进行分析,初步导出一个Paris型的裂纹扩展速率公式。研究结论与有关文献及工程实际相吻合。在裂纹起裂和疲劳寿命预测研究方面具有一定的理论价值。