014--损伤力学与断裂力学@@@.ppt
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1、力学发展的三个阶段及损伤力学定义力学发展的三个阶段及损伤力学定义破坏力学发展的三个阶段 古典强度理论:以强度为指标 断裂力学:以韧度为指标 损伤力学:以渐进衰坏为指标损伤力学定义 细(微)结构 不可逆劣化(衰坏)过程 引起的 材料(构件)性能变化 变形破坏的力学规律传统材料力学的强度问题传统材料力学的强度问题两大假设:均匀、连续断裂力学的韧度问题断裂力学的韧度问题均匀性假设仍成立,但且仅在缺陷处不连续损伤力学的评定方法损伤力学的评定方法均匀和连续假设均不成立损伤力学所研究缺陷的分类损伤力学所研究缺陷的分类损伤力学中涉及的损伤主要有四种:微裂纹(micro-crack)微空洞(micro-voi
2、d)剪切带(shear bond)界面 (interface)损伤力学以处理方法的不同分为两类:连续损伤力学 (Continuum Damage Mechanics,CDM)细观损伤力学 (Meso-Damage Mechanics,MDM)损伤力学与断裂力学的关系损伤力学与断裂力学的关系损伤力学分析材料从变形到破坏,损伤逐渐积累的整个过程;断裂力学分析裂纹扩展的过程。连续力学与力学模型之近代发展连续力学与力学模型之近代发展力学分析范围之拓广力学分析范围之拓广损伤的种类损伤的种类弹脆性损伤弹脆性损伤:岩石、混凝土、复合材料、低温金属弹塑性损伤弹塑性损伤:金属、复合材料、聚合物的基体,滑移界面(
3、裂纹、缺口、孔洞附近细观微空间),颗粒的脱胶,颗粒微裂纹引起微空洞形核、扩展剥落剥落(散裂散裂)损伤损伤:冲击载荷引起弹塑性损伤;细观孔洞、微裂纹均匀分布孔洞扩展与应力波耦合疲劳损伤疲劳损伤:重复载荷引起穿晶细观表面裂纹;低周疲劳分布裂纹蠕变损伤蠕变损伤:由蠕变的细观晶界孔洞形核、扩展,主要由于晶界滑移、扩散蠕变疲劳损伤蠕变疲劳损伤:高温、重复载荷引起损伤,晶间孔洞与穿晶裂纹的非线性耦合腐蚀损伤腐蚀损伤:点蚀、晶间腐蚀、晶间孔洞与穿晶裂纹的非线性耦合辐照损伤辐照损伤:中子、射线的辐射,原子撞击引起的损伤,孔洞形核、成泡、肿胀损伤分类及损伤力学在工程中的应用损伤分类及损伤力学在工程中的应用损伤也
4、可分为两大类损伤也可分为两大类:脆性损伤:韧性损伤:在工程问题中的应用在工程问题中的应用材料的断裂破坏过程,局部损伤:启裂、扩展和分叉材料的力学与物理性能材料元的寿命预计(非线性积累)与无损检测的发展的关系CDM的边值问题材料的韧化机理与预计,韧脆转变连续介质力学观点分布孔洞与损伤材料性能不同力学理论的研究路线不同力学理论的研究路线损伤力学损伤力学(CDM)的研究方法的研究方法CDM是是描描写写材材料料破破坏坏过过程程的的有有力力工工具具。它它主主要要包括:包括:损伤演化方程的描写损伤变量损伤变量基于细观的、唯象的连续损伤理论损伤理论损伤的实验实验测定从应应用用入手,研究与发展连续损伤力学损伤
5、理论体系损伤理论体系损伤力学的应用损伤力学的应用破坏分析过程破坏分析过程耦合的耦合的 应变损伤分析应变损伤分析损伤力学-概要材料内部存在的分布缺陷,如位错、夹杂、微裂纹和微孔洞等统称为损伤损伤 损伤力学可以分为连续损伤力学连续损伤力学与细观损伤力学细观损伤力学 细观损伤力学细观损伤力学根据材料细观成分的单独的力学行为,如基体、夹杂、微裂纹、微孔洞和剪切带等,采用某种均匀化方法,将非均质的细观组织性能转化为材料的宏观性能,建立分析计算理论 连续损伤力学连续损伤力学将具有离散结构的损伤材料模拟为连续介质模型,引入损伤变量(场变量),描述从材料内部损伤到出现宏观裂纹的过程,唯像地导出材料的损伤本构方
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