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yujunhui

银虫 (著名写手)


[交流] 应力强度因子Kic的重要性是什么

最近在看金属断裂方面的书籍及文献,好多人研究应力强度因子K,但是并没有说出应力强度因子K的研究的意义,现在看到学者对其解释如下:
1 应力强度因子K表征了裂纹的特征,表征了裂纹尖端附近应力应变弹性场的强度。
2 应力强度因子控制了裂纹尖端附件的整个弹性场,不只是表示应力应变的大小,而且表示了整个场的能力。
3 应力强度影子可以显示裂纹扩展的能力。

对于以上观点我存在以下疑问:
  应力强度因子表征了裂纹的特征,应变场的强度,及应力大小及能量,并且描述裂纹扩展的能力,
是否可以这样为,应力强度因子大,裂纹就容易扩展。
既然应力强度因子是材料固有的本性,怎么用他来研究裂纹有什么用?我是说如何应用与应力强度因子来判断裂纹是否扩展.

w我是初学断裂学,请指点?
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donatello

金虫 (著名写手)


★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包,谢谢回帖
建议楼主找些fracture mechanics的书来从头好好研读一下。书里基本都会讲到K值的由来:先从分析应力集中系数开始。其实,K就是另一种形式的特殊的应力集中系数,其所反映的就是裂纹尖端应力场奇异性的程度。所以,二楼说的“个人认为应力强度因子主要与材料的组织有关”是不对的,K跟材料的组织没有任何关系,只跟裂纹几何形状(裂纹尖端的曲率半径以及裂纹长度有关),这一点可以从K值的定义式知道。KIC的全称叫做“张开形裂纹的平面应变断裂韧性”(对应当然还有KII和KIII,分别别剪切形和撕裂形)。楼主可以翻阅一下A-S-T-M E-399,里面对于KIC的实验标准有明确要求。其中Kq值需要满足两个判定条件:裂纹足够尖锐,试件足够厚,这样的Kq才可以被判定为KIC。KIC就是一个门槛值:KKIC,裂纹会发生失稳扩展;在K=KIC的临界状态,裂纹可能扩展也可能不扩展,这取决于后续能量的增减,如果K=KIC,但是能量有略微的增加,那裂纹会发生缓慢扩展,直到K值重新等于KIC,达到新的平衡。这种缓慢扩展,新平衡有规律的交替出现其实就是裂纹的稳定扩展。当裂纹长度达到一定值,只要系统内微弱的能量增加就能引起裂纹巨大扩展的时候,就是失稳了。也就是说,新平衡难以再建立的时候,就会发生失稳扩展。KIC表征了材料抵抗疲劳裂纹扩展的能力,现在是工程材料的一个重要指标,特别是对于服役条件下要承受疲劳载荷的材料(比如汽车轴承,FJ蒙皮,火车轮轴等)。举个简单的例子,一种材料要上FJ,那它的KIC必须要达标。

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11楼2012-10-06 16:11:13
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不可理喻_

金虫 (小有名气)


★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包,谢谢回帖
路过,帮忙顶,我也不懂
2楼2012-10-02 12:36:49
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jokey007

铜虫 (正式写手)


★ ★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包,谢谢回帖
yujunhui: 金币+1, 应力强度因子与组织有关,拿定义裂纹扩展的时候直接用组织描述就行了,为什么还要用应力强度因子整个参数? 2012-10-02 21:08:22
个人认为应力强度因子主要与材料的组织有关,它是材料内部应力集中程度的反应,应力集中越明显,应力强度因子越大,裂纹越容易产生与扩展。而组织是关键因素,例如晶界上与二次硬化相周围的位错堆积就会造成应力集中,因此其周围的应力强度因子就大,裂纹也就容易生成与扩展~
3楼2012-10-02 13:05:18
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szqi_75

至尊木虫 (知名作家)


★ ★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包,谢谢回帖
yujunhui: 金币+1 2012-10-02 21:08:47
应力强度因子就是一个基准,过了这个线,疲劳裂纹会扩展,可能引起断裂,如果没有超,裂纹就不会扩展,构件就相对安全.
4楼2012-10-02 20:43:24
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