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混凝土断裂力学:Orowan理论对Griffith理论的改进

时间:2023-08-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:试验证实,Griffith理论只适用于理想脆性材料的断裂问题,实际上绝大多数金属材料在裂缝尖端处存在屈服区,裂缝尖端也因屈服而钝化,使得Griffith理论失效。裂缝扩展单位面积时,内力对塑性变形所做的“塑性功”称为“塑性功率”,假设用Γ表示,则对金属材料应用Griffith理论时,式和式(2.5)应修正为对于金属材料,通常Γ比γ大三个数量级,因而γ可以忽略不计,则式和式可改写为以上即为Orowan把Griffith理论推广到金属材料情况的修正公式。

混凝土断裂力学:Orowan理论对Griffith理论的改进

试验证实,Griffith理论只适用于理想脆性材料的断裂问题,实际上绝大多数金属材料在裂缝尖端处存在屈服区,裂缝尖端也因屈服而钝化,使得Griffith理论失效。在Griffith理论提出二十多年之后,Orowan(1948)和Irwin(1955)通过对金属材料裂缝扩展过程的研究指出:弹塑性材料在其尖端附近会产生一个塑性区,该区域的塑性变形对裂缝的扩展将产生很大的影响,为使裂缝扩展,系统释放的能量不仅要供给裂缝形成新自由表面所需的断裂表面能,更重要的是需要提供裂缝尖端塑性流变所需的塑性应变能(通常称为“塑性功”)。所以,“塑性功”有阻止裂缝扩展的作用。

裂缝扩展单位面积时,内力对塑性变形所做的“塑性功”称为“塑性功率”,假设用Γ表示,则对金属材料应用Griffith理论时,式(2.4b)和式(2.5)应修正为

对于金属材料,通常Γ比γ大三个数量级,因而γ可以忽略不计,则式(2.33)和式(2.34)可改写为(www.xing528.com)

以上即为Orowan把Griffith理论推广到金属材料情况的修正公式。以上是针对平面应力状态讨论的,当平板很厚时,应视为平面应变状态,只要把上述公式中的E用代替即得平面应变状态下相应的解。

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