年B卷试题及答案哈工大断裂力学考试试题_资格考试-教师资格考试.pdf

《年B卷试题及答案哈工大断裂力学考试试题_资格考试-教师资格考试.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《年B卷试题及答案哈工大断裂力学考试试题_资格考试-教师资格考试.pdf（10页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、-.-总结资料-一、填空 25 分，每空 1 分 1.在断裂力学中，按照裂纹受力情况可将裂纹分为三种根本类型，简述均匀各向同性材料的两种裂纹类型的受力特点：型 受垂直于裂纹面的拉应力作用 型 受平行于裂纹面而垂直于裂纹前缘的剪应力作用 2.对于有一定塑性的金属材料，应用能量平衡理论时，材料抵抗裂纹扩展能力这个概念，包括两个局部，即 形成裂纹新外表所需的外表能 和 裂纹扩展所需的塑性应变能，只有当 应变能释放率 大于代表材料抵抗裂纹扩展能力的常数时，裂纹才失稳扩展。3.最大周向应力准那么的两个根本假定是：的方向开裂 裂纹沿最大周向应力max 和 当此方向的周向应力到达临界时，裂纹失稳扩展。该假定

2、的缺点是 1没有综合考虑其它应力分量的作用 2不能将广义的平面应变和平面应力两类问题区分开来 4.常用的计算应力强度因子的方法有 积分变换法、有限元法 和普遍形式的复变函数法。任意写出三种即可 5.在复合型断裂准那么中，以能量为参数的断裂准那么一般包括 应变能密度因子 准那么和 应变能释放 准那么。6.经典 J 积分守恒性成立的前提条件包括 应用全量理论和单调加载、仅适用于小变形 和 不存在体积力。任意写出三个即可 7.疲劳破坏过程按其开展过程可分为四个阶段，包括裂纹成核阶段、微观裂纹扩展阶段、宏观裂纹扩展阶段 和 断裂阶段。8.HRR 理论是 Hutchinson、Rice和 Rosengr

3、en 应用 J 积分等恒性 以及 材料的硬化规律 确定应力和应变的幂次。该理论存在一个重要矛盾是：既然考虑了塑性变形，裂纹尖端的应力就不应该是奇异的。9.可以表征材料断裂韧性度量的力学量主要有ICK、ICG 和C。任意写出三个即可 二、简答题 50 分 1.简述脆性材料断裂的 K 准那么IC IK K 的物理含义以及其中各个量的意义，并结合线弹性断裂力学理论简单讨论 K 的适用围。15 分.word.zl.答：物理含义：裂纹尖端应力强度因子IK 到达第一临界值ICK 时，裂纹将失稳扩展。IK：应力强度因子，是由载荷及裂纹体的形状和尺寸决定的量，表示裂纹尖端应力场强度的一个参量。ICK：断裂韧度

4、，是材料具有的一种机械性能，表示材料抵抗断裂的能力，由试验测定。适用围：适用于纯线弹性裂纹体，但对于小围屈服，修正后仍可用线弹性理论计算。2.简述金属材料平面应变断裂韧度ICK 测试的试验结果处理及有效性判断过程？10 分 答：1确定临界载荷QP 2计算CK1的条件值QK 3QK 的有效性判断 QK 是否是平面应变断裂韧度CK1，必须判断。采用下面两个判据：a)1.1/maxQP P，为载荷判据，防止试件尺寸缺乏导致C QK K1 b a，B，W a25.2sQK 假设满足上述两个有效性判据，那么求得的QK 即为材料的平面应变断裂韧度。否那么，要加大试件尺寸重做试验。3.请简单推导 J 积分与

5、应力强度因子 K 以及在 M-D 模型中与 COD 的关系。15 分 解：1 J 积分与 K 的关系 以裂纹尖端为圆心 r 为半径作圆，取该圆为 J 积分回路，d r dy rd dS cos,对于平面问题 dxUT w dSxUT Wdy J)cos(KkEv vd wvzKWIIij ij22 221 34)2 1)(1(cos)2sin 2 1(2cos2)1(21 型的受力特点型受垂直于裂纹面的拉应力作用型受平行于裂纹面而垂直于裂纹前缘的剪应力作用对于有一定塑性的金属材料应用能量平衡理论时材料抵抗裂纹扩展能力这个概念包括两个局部即形成裂纹新外表所需的外表能和裂纹扩 准那么的两个根本假定

6、是裂纹沿最大周向应力的方向开裂和当此方向的周向应力到达临时裂纹失稳扩展该假定的缺点是没有综合考虑其它应力分量的作用不能将广义的平面应变和平面应力两类问题区分开来常用的计算应力强度因子 断裂准那么一般包括应变能密度因子准那么和应变能释放准那么经典积分守恒性成立的前提条件包括应用全量理论和单调加载仅适用于小变形和不存在体积力任意写出三个即可疲劳破坏过程按其开展过程可分为四个阶段包括裂纹成.word.zl.（2）J 积分与 COD 关系 由 M-D 模型，由裂纹下外表紧贴塑性区边界直到裂纹上外表为积分路径，近似认为dy=0 由对称性 4.简述 COD 准那么及其优缺点。10 分 COD 准那么：当裂

7、纹尖端开位移 到达临界值C 时，裂纹将要开C 为裂纹的 临界状态，当 大于C 时，裂纹开裂，当 小于C 时，裂纹不开裂。优点：C 测量方法简单，在焊接构造和压力容器的断裂平安分析中简易可行，数据 有效。缺点：计算的公式由 M-D 模型推导出，而 M-D 模型的尖端塑性区与实际不符 为降低系数 其中 一般用或点张开位移，点位移为 由于k k JEJ Jvv v dxxvJSSSSAA B SBAS.)ln(sec(8)2(A 0 B)2()2()(2 型的受力特点型受垂直于裂纹面的拉应力作用型受平行于裂纹面而垂直于裂纹前缘的剪应力作用对于有一定塑性的金属材料应用能量平衡理论时材料抵抗裂纹扩展能力

8、这个概念包括两个局部即形成裂纹新外表所需的外表能和裂纹扩 准那么的两个根本假定是裂纹沿最大周向应力的方向开裂和当此方向的周向应力到达临时裂纹失稳扩展该假定的缺点是没有综合考虑其它应力分量的作用不能将广义的平面应变和平面应力两类问题区分开来常用的计算应力强度因子 断裂准那么一般包括应变能密度因子准那么和应变能释放准那么经典积分守恒性成立的前提条件包括应用全量理论和单调加载仅适用于小变形和不存在体积力任意写出三个即可疲劳破坏过程按其开展过程可分为四个阶段包括裂纹成.word.zl.的定义与实验标定不确切 C 的规定有困难 M-D 模型仅适用于穿透裂纹，其它不适用 三、计算题 25 分 1、某种合金

9、钢在不同的回火温度下，测得的性能如下：275 C 回火时，21780/sMN m，3252/ICK MN m，600 C 回火时，21500/sMN m，32100/ICK MN m 设应力强度因子为 1.1IK a，且工作应力为 0.5s，试求两种回火温度下的临界裂纹长度。15 分 解：2、求 D-M 模型中塑性区的尺寸 R。受集中力局部图 b的应力强度因子为IP c bKc bc 10 分 mm MNm MNamm MNm MNaKaa Ka KCCSICCC ICI3 222/34 222/3210 68.4)/1500 5.0 1.1/100(160010 98.8)/1780 5.0

10、 1.1/52(1275)5.0 1.1(11.11.1 时时型的受力特点型受垂直于裂纹面的拉应力作用型受平行于裂纹面而垂直于裂纹前缘的剪应力作用对于有一定塑性的金属材料应用能量平衡理论时材料抵抗裂纹扩展能力这个概念包括两个局部即形成裂纹新外表所需的外表能和裂纹扩 准那么的两个根本假定是裂纹沿最大周向应力的方向开裂和当此方向的周向应力到达临时裂纹失稳扩展该假定的缺点是没有综合考虑其它应力分量的作用不能将广义的平面应变和平面应力两类问题区分开来常用的计算应力强度因子 断裂准那么一般包括应变能密度因子准那么和应变能释放准那么经典积分守恒性成立的前提条件包括应用全量理论和单调加载仅适用于小变形和不存

11、在体积力任意写出三个即可疲劳破坏过程按其开展过程可分为四个阶段包括裂纹成.word.zl.解：裂尖应力场化为三个应力场的叠加：（1）无裂纹的无限大板，0 K 1（2）具有 2c=2 a+R 长裂纹的无限大板，远处无力，裂纹外表施加，2K c（3）2c=2 a+R，塑性区 R 上作用拉应力s，132 cossc aKc 三者叠加后，要求在 2 a+R长裂尖，消除奇异性，应力应是有限量，要求 SIF=0，即：12 32 cos 0sc aK K K K cc 1 cos2sac 由 c=a+R(sec 1)2saR a s()a()c 2c()b 型的受力特点型受垂直于裂纹面的拉应力作用型受平行于

12、裂纹面而垂直于裂纹前缘的剪应力作用对于有一定塑性的金属材料应用能量平衡理论时材料抵抗裂纹扩展能力这个概念包括两个局部即形成裂纹新外表所需的外表能和裂纹扩 准那么的两个根本假定是裂纹沿最大周向应力的方向开裂和当此方向的周向应力到达临时裂纹失稳扩展该假定的缺点是没有综合考虑其它应力分量的作用不能将广义的平面应变和平面应力两类问题区分开来常用的计算应力强度因子 断裂准那么一般包括应变能密度因子准那么和应变能释放准那么经典积分守恒性成立的前提条件包括应用全量理论和单调加载仅适用于小变形和不存在体积力任意写出三个即可疲劳破坏过程按其开展过程可分为四个阶段包括裂纹成.word.zl.型的受力特点型受垂直于

13、裂纹面的拉应力作用型受平行于裂纹面而垂直于裂纹前缘的剪应力作用对于有一定塑性的金属材料应用能量平衡理论时材料抵抗裂纹扩展能力这个概念包括两个局部即形成裂纹新外表所需的外表能和裂纹扩 准那么的两个根本假定是裂纹沿最大周向应力的方向开裂和当此方向的周向应力到达临时裂纹失稳扩展该假定的缺点是没有综合考虑其它应力分量的作用不能将广义的平面应变和平面应力两类问题区分开来常用的计算应力强度因子 断裂准那么一般包括应变能密度因子准那么和应变能释放准那么经典积分守恒性成立的前提条件包括应用全量理论和单调加载仅适用于小变形和不存在体积力任意写出三个即可疲劳破坏过程按其开展过程可分为四个阶段包括裂纹成.word.

14、zl.型的受力特点型受垂直于裂纹面的拉应力作用型受平行于裂纹面而垂直于裂纹前缘的剪应力作用对于有一定塑性的金属材料应用能量平衡理论时材料抵抗裂纹扩展能力这个概念包括两个局部即形成裂纹新外表所需的外表能和裂纹扩 准那么的两个根本假定是裂纹沿最大周向应力的方向开裂和当此方向的周向应力到达临时裂纹失稳扩展该假定的缺点是没有综合考虑其它应力分量的作用不能将广义的平面应变和平面应力两类问题区分开来常用的计算应力强度因子 断裂准那么一般包括应变能密度因子准那么和应变能释放准那么经典积分守恒性成立的前提条件包括应用全量理论和单调加载仅适用于小变形和不存在体积力任意写出三个即可疲劳破坏过程按其开展过程可分为四

15、个阶段包括裂纹成.word.zl.型的受力特点型受垂直于裂纹面的拉应力作用型受平行于裂纹面而垂直于裂纹前缘的剪应力作用对于有一定塑性的金属材料应用能量平衡理论时材料抵抗裂纹扩展能力这个概念包括两个局部即形成裂纹新外表所需的外表能和裂纹扩 准那么的两个根本假定是裂纹沿最大周向应力的方向开裂和当此方向的周向应力到达临时裂纹失稳扩展该假定的缺点是没有综合考虑其它应力分量的作用不能将广义的平面应变和平面应力两类问题区分开来常用的计算应力强度因子 断裂准那么一般包括应变能密度因子准那么和应变能释放准那么经典积分守恒性成立的前提条件包括应用全量理论和单调加载仅适用于小变形和不存在体积力任意写出三个即可疲劳

16、破坏过程按其开展过程可分为四个阶段包括裂纹成.word.zl.型的受力特点型受垂直于裂纹面的拉应力作用型受平行于裂纹面而垂直于裂纹前缘的剪应力作用对于有一定塑性的金属材料应用能量平衡理论时材料抵抗裂纹扩展能力这个概念包括两个局部即形成裂纹新外表所需的外表能和裂纹扩 准那么的两个根本假定是裂纹沿最大周向应力的方向开裂和当此方向的周向应力到达临时裂纹失稳扩展该假定的缺点是没有综合考虑其它应力分量的作用不能将广义的平面应变和平面应力两类问题区分开来常用的计算应力强度因子 断裂准那么一般包括应变能密度因子准那么和应变能释放准那么经典积分守恒性成立的前提条件包括应用全量理论和单调加载仅适用于小变形和不存

17、在体积力任意写出三个即可疲劳破坏过程按其开展过程可分为四个阶段包括裂纹成.word.zl.型的受力特点型受垂直于裂纹面的拉应力作用型受平行于裂纹面而垂直于裂纹前缘的剪应力作用对于有一定塑性的金属材料应用能量平衡理论时材料抵抗裂纹扩展能力这个概念包括两个局部即形成裂纹新外表所需的外表能和裂纹扩 准那么的两个根本假定是裂纹沿最大周向应力的方向开裂和当此方向的周向应力到达临时裂纹失稳扩展该假定的缺点是没有综合考虑其它应力分量的作用不能将广义的平面应变和平面应力两类问题区分开来常用的计算应力强度因子 断裂准那么一般包括应变能密度因子准那么和应变能释放准那么经典积分守恒性成立的前提条件包括应用全量理论和单调加载仅适用于小变形和不存在体积力任意写出三个即可疲劳破坏过程按其开展过程可分为四个阶段包括裂纹成