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yujunhui

银虫 (著名写手)

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[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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1楼 2012-10-02 12:15:09

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phoenix7573

金虫 (著名写手)

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★ ★ ★ ★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
yujunhui: 金币+3, 说的很精辟，谢谢！ 2012-10-03 19:55:28

K参数是用来表征裂纹周围的应力场应变场强度没错
K参数的建立主要是因为裂纹的引入改变了周围应力、应变的分布，使得抗拉强度不能再作为评价材料是否失效的标准
而KIC指的是含有裂纹的物体在断裂之前裂纹尖端所承受的最大应力强度因子
由于在线弹性范围内，KIC是一个临界值，即一旦K超过KIC，则裂纹将迅速失稳，扩展，断裂。

我想你可能将应力强度因子K 跟平面应变断裂韧性KIC的概念有些混淆，他们之间的关系就像应力和抗拉强度一样

裂纹尖端的应力强度因子K 越大只能说明这个时候裂纹尖端的应力集中越明显，至于裂纹会不会扩展，容不容易扩展，还要看材料的断裂韧性KIC、JIC等。举个例子，对铝合金来说，如果K到了30 MPa m^0.5那基本上就断了，但是对于钢来说，K=30MPa m^0.5离断裂还很远。因为铝合金的KIC通常也就20-30MPa m^0.5，而钢铁至少也有100MPa m^0.5，你可以把KIC跟抗拉强度类比一下就比较好理解了。