界面断裂力学的成就.ppt

目录目录一、引言一、引言二、细观损伤力学的发展历史二、细观损伤力学的发展历史三、当前状态与存在的问题三、当前状态与存在的问题四、界面断裂力学的成就四、界面断裂力学的成就五、未来发展的若干展望五、未来发展的若干展望1、研究范畴、研究范畴 从物理上讲，微观损伤力学和细观损伤力学可根据电子非弹性从物理上讲，微观损伤力学和细观损伤力学可根据电子非弹性散射的平均自由程长度来散射的平均自由程长度来亮度亮度从力学上考虑，从位错交互影响域，从力学上考虑，从位错交互影响域，晶粒群至力学亚结构这样一个比较宽的范围均属于细观损伤力学的晶粒群至力学亚结构这样一个比较宽的范围均属于细观损伤力学的研究范畴研究范畴一、引言一、引言固体力学微观力学细观力学宏观力学一、引言一、引言2、研究方法宏观方法宏观方法确定材料本构方程和损伤演化规律确定材料本构方程和损伤演化规律局域化方法局域化方法由材料的细观亚结构特性推演材料的宏由材料的细观亚结构特性推演材料的宏观特性观特性3、研究领域二、发展历史二、发展历史Gurson在吸收在吸收Mcc|intoek，Rice和和Tracey等人等人工作精华的基础上提出了体胞模型工作精华的基础上提出了体胞模型Taylor等人在细观塑性理论方面的等人在细观塑性理论方面的开创性工作奠定了细观力学的基础开创性工作奠定了细观力学的基础Mcclintock的开创性工作揭示了的开创性工作揭示了三轴张力对孔洞扩展的重要影响三轴张力对孔洞扩展的重要影响Rice和和Tracey研究了研究了无限大基体中弧立球形孔嗣的长大问题无限大基体中弧立球形孔嗣的长大问题Ncedleman和和Tvergaard通过引入等效孔洞体通过引入等效孔洞体积分数的方式米考虑相邻孔洞问的交互作用积分数的方式米考虑相邻孔洞问的交互作用其中：其中：为远场拉应力为远场拉应力 为和轴向拉应力为和轴向拉应力假设：初始半径为、间距为、假设：初始半径为、间距为、可看出：随着三轴平均张力的可看出：随着三轴平均张力的 增加增加，孔洞的体积化率，孔洞的体积化率 按指数方式迅速增大按指数方式迅速增大屈服面方程：屈服面方程：三、发展历史三、发展历史采用采用Gurson方程和相应的孔洞体积分数方程和相应的孔洞体积分数演化方程，可对材料与试件的准静态断裂演化方程，可对材料与试件的准静态断裂过程进行定量的数值仿真过程进行定量的数值仿真借此可生动地荐现断裂过程中的颈缩现象，借此可生动地荐现断裂过程中的颈缩现象，分析细观剪切带和孔嗣的戚核长大及连分析细观剪切带和孔嗣的戚核长大及连结间的交互作用，从而为揭示斯过程的物结间的交互作用，从而为揭示斯过程的物理本质提供有价值的参考理本质提供有价值的参考三、当前状态与存在问题三、当前状态与存在问题 存在问题存在问题解决办法解决办法1、没有考虑弥散相和晶界等材料亚结、没有考虑弥散相和晶界等材料亚结构的力学作用构的力学作用2、单纯的孔洞体积丹数也表征不了孔、单纯的孔洞体积丹数也表征不了孔洞的几何构形洞的几何构形界面断裂力学理论、模型和实验技术界面断裂力学理论、模型和实验技术由由(4)式描述的等效孔洞体积分数修正式描述的等效孔洞体积分数修正方法：方法：1、既没有考虑相邻孔洞的诱导作用，、既没有考虑相邻孔洞的诱导作用，2、也缺乏明确而直观的物理内涵。、也缺乏明确而直观的物理内涵。（图二）（图二）引入诱导函数的概念引入诱导函数的概念由由(6)式描述的次级孔洞成核规律在物式描述的次级孔洞成核规律在物理上是不台理的理上是不台理的与第一个问题相关，依赖于界面断裂与第一个问题相关，依赖于界面断裂力学理论、模型和实验技术力学理论、模型和实验技术其中：为当前处理体胞的孔洞体积分 数 为它的有效值 为与体胞i紧相邻的体胞的总数；定义为诱导函数，它是厂的齐次单调增函数，可通过实验方法测定四、界面断裂力学的成就四、界面断裂力学的成就研究细观损伤演化规律，离不开对界面特性，尤其是界面断裂及界断裂纹分叉特性的深入研究。1、界面具有独特的物理结梅和力学作、界面具有独特的物理结梅和力学作用。用。2、界面不仅对材料的变形能力和静力、界面不仅对材料的变形能力和静力强度产生重要彩响，也是细强度产生重要彩响，也是细观缺陷生成和发展的重要场所观缺陷生成和发展的重要场所。原因界面断裂问题的研究始于界面断裂问题的研究始于williams 的开创性工作的开创性工作,经过经过EnglandRiceShil和和Asar等人的等人的 不断发展和逐步完善不断发展和逐步完善各向异性弹性树料界面裂纹问题也进行了广泛的研究各向异性弹性树料界面裂纹问题也进行了广泛的研究。其。其中界面裂纹分叉闻题和裂纹扩展路径问题成为人们关注中界面裂纹分叉闻题和裂纹扩展路径问题成为人们关注的重点和难点的重点和难点五、未来发展的若干展望五、未来发展的若干展望细观损伤细观损伤力学力学细观损伤细观损伤力学统计力学统计理论理论考虑界面考虑界面力学作用力学作用的细观损的细观损伤演化方伤演化方程程细观损伤细观损伤动力学理动力学理论论微裂纹演微裂纹演化和扩展化和扩展的混沌动的混沌动力学研究力学研究