什么是资料的强度 (什么是资料的复查?如何进行资料的复查?)

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• 什么是资料的强度
• 断裂韧性计算公式？
• 断裂韧性与应力的相关为什么是KC/σ?

什么是资料的强度

强度包含资料强度和结构强度 资料强度 是指资料在不同影响起因下的各种力学功能。

影响起因包含化学成分、加工工艺、热解决制度、应力形态、载荷性质、加载速率、温度和介质等。

强度等级:混凝土结构强度的技术目的。

目的准试件在压力作用下单位面积所能接受的最大应力，直至破坏。

它被用作评估混凝土品质的一项技术目的。

依据资料的性质，资料强度可分为脆性资料强度、塑性资料强度和开裂资料强度。

①脆性资料的强度:铸铁等脆性资料在加载后突然断裂，简直没有塑性变形。

脆性资料以其强度极限作为计算强度的规范。

强度极限有两种:拉伸试样断裂前的最小名义应力称为资料的抗拉强度极限，紧缩试样的最小名义应力称为紧缩强度极限。

②塑性资料的强度:秦钢等塑性资料在断裂前有较大的塑性变形，卸载后不能隐没，也叫剩余变形。

塑性资料以其屈服极限作为计算强度的规范。

资料的屈服极限是拉伸试样屈服时的应力(应力不变的状况下应变参与的现象)。

关于没有屈服现象的塑性资料，取 0.2%塑性变形对应的应力作为名义屈服极限，示意为0.2.③有裂纹资料的强度:往往低于资料的强度极限，计算强度时招思考资料的断裂韧性(见断裂力学...强度既包含资料强度，也包含结构强度 资料强度 是指资料在不同影响起因下的各种力学功能。

影响起因包含化学成分、加工工艺、热解决制度、应力形态、载荷性质、加载速率、温度和介质等。

强度等级:混凝土结构强度的技术目的。

目的准试件在压力作用下单位面积所能接受的最大应力，直至破坏。

它被用作评估混凝土品质的一项技术目的。

依据资料的性质，资料强度可分为脆性资料强度、塑性资料强度和开裂资料强度。

①脆性资料的强度:铸铁等脆性资料在加载后突然断裂，简直没有塑性变形。

脆性资料以其强度极限作为计算强度的规范。

强度极限有两种:拉伸试样断裂前的最小名义应力称为资料的抗拉强度极限，紧缩试样的最小名义应力称为紧缩强度极限。

②塑性资料的强度:秦钢等塑性资料在断裂前有较大的塑性变形，卸载后不能隐没，也叫剩余变形。

塑性资料以其屈服极限作为计算强度的规范。

资料的屈服极限是拉伸试样屈服时的应力(应力不变的状况下应变参与的现象)。

关于没有屈服现象的塑性资料，取 0.2%塑性变形对应的应力作为名义屈服极限，示意为0.2.③开裂资料的强度:往往低于资料的强度极限，计算强度时招思考资料的断裂韧性(见断裂力学剖析)。

关于同一种资料，假设驳回不同的热解决制度，强度越高，断裂韧性越低。

不同的资料有不同的分级方法。

断裂韧性计算公式？

以下罗列几种常常出现的公式：1、K-1c公式：用于计算裂纹裁减速率恒定的状况下，断裂韧性（KIC）和应力强度因子（K）之间的相关。

公式为：K = Yσ√πa，其中，Y为几何因子，σ为应力，a为裂纹长度。

2、塑性区域裁减形式：用于计算在裂纹裁减环节中，裂纹尖端处产生的少量塑性变形，从而使临界应力始终降低的状况。

公式为：KIC（δ) = KIC(0) + δ√a，其中，KIC(δ)示意裂纹长度为δ时的断裂韧性，KIC(0)示意裂纹长度为0时的断裂韧性，a示意裂纹长度，δ为一个常数。

3、最小应力强度因子（Jc）：用于计算在应力强度因子恒定的状况下，临界应力的值。

公式为：Jc = σf√πa，其中，σf为临界应力，a为裂纹长度。

断裂韧性与应力的相关为什么是KC/σ?

在工程通常中，应力总是有界的，无法能到达有限大。

受力物体中的应力到达肯定大小，资料就会屈服，再增大就造成断裂。

因此，在裂纹尖端应力σ→∞是无法能的。

由于这一矛盾，就不能运用裂纹尖端处的应力来判别资料能否具备足够的强度，也就不能运行应力这个参量的大小来判别资料能否进入不稳固裁减阶段。

应力强度因子是反映弹性体裂纹尖端区域应力场强弱水平的力学参量。

同种资料的裂纹体，虽然裂纹尺寸和载荷大小不同，但只需裂纹尖端应力强度因子相反，则这两个裂纹体裂纹尖端的应力场的强度就相等，亦即裂纹裁减的风险性也相等。

试验标明：当应力强度因子K到达一个临界值时，裂纹就失稳裁减然后造成断裂。这个临界值就称为断裂韧度，用K示意。由此获取线弹性断裂力学的断裂判据：

K＞K，裂纹失稳裁减；

K＜K，裂纹不会裁减或稳固裁减；

K=K，裂纹失稳裁减的临界条件。

须要说明的是，断裂韧度虽然是应力强度因子的临界值，但它只选择于资料的性质，与资料的其余物理力学性质（如：σ、σ）一样，是资料的固有属性，示意资料抵制脆性断裂才干的大小，不随载荷及裂纹尺寸而变。而应力强度因子是裂纹尖端左近弹性应力场的表白式中的一个参数，它随载荷大小和裂纹尺寸而变，各种状况下的应力强度因子可经过查手册或经过通常计算及其余方法确定。

经过试验可知K是K中的最低值，称为资料的平面应变断裂韧度，可用试验方法测定K。资料的K已成为破损安保设计、裂纹体断裂管理和开展选择新资料的关键参数，在工程中获取宽泛运行。

资料的断裂韧度普通随资料厚度的参与而降低。

关于某些金属资料，屈服强度增高，断裂韧度有所降低。

资料的断裂韧度还依赖于温度、加载速度、环境等，例如温度降低会参与资料强度，从而降低资料的断裂韧度。

在第一章中，从能量的观念给出了裂纹失稳裁减的能量平衡通常，获取了能量监禁率断裂判据G=G。本节又从裂纹尖端左近应力场剖析，引出了应力强度因子断裂判据K=K。这两个判据形容的是同一疑问，而且G和K都是资料抵制裂纹失稳裁减才干的度量，因此它们之间肯定存在肯定的相关。

关于Ⅰ型裂纹由式（1-15）与K表白式启动比拟可得

岩石断裂与挫伤

关于平面应变形态：

岩石断裂与挫伤

上式可经过线弹性通常严厉证实，推导从略。在裂纹裁减的临界形态，K=K，则有G=G，因此获取

岩石断裂与挫伤

同理可得

岩石断裂与挫伤

这一组公式在应力强度因子试验标定法和弹塑性断裂力学中罕用。虽然有两种断裂判据，但在工程运行中，普通多驳回K判据，由于K因子的计算较繁难，而K的测量也较繁难。

应力强度因子普通可写为：，其中Y为裂纹几何和弹性体几何外形系数，相应的断裂判据为：。

因此，依据应力强度因子判据，可以获取上班应力、裂纹尺寸、资料的断裂韧度之间的相关，假设已知其中两个参数，就可以求解另一个参数。

工程实践疑问关键有如下三类。

1.确定带裂纹构件临界载荷

已知资料的断裂韧度和构件的几何起因、裂纹尺寸，求裂纹失稳裁减时的载荷——临界载荷。

［例1］核心具备穿透裂纹的厚板条（按平面应变状况解决），远端接受平均拉应力作用，板的宽度为200mm，裂纹长度为80mm。板材的断裂韧度为K=38MN/m。计算此板条的临界载荷。

解：在临界形态下，所作用的应力即为构件的临界载荷。由有限宽板平均拉应力作用下的应力强度因子：

岩石断裂与挫伤

由应力强度因子断裂判据得

岩石断裂与挫伤

所以：

岩石断裂与挫伤

上式标明，当板的拉伸应力到达99.7MPa时，裂纹开局失稳裁减。

2.确定容限裂纹尺寸

已知资料的断裂韧度、上班载荷和裂纹与裂纹体的几何外形，确定裂纹失稳裁减时对应的裂纹尺寸——临界裂纹尺寸或裂纹的容限尺寸。

［例2］合金钢σ=1780MPa，K=52MN/m。上班应力：σ=0.5σ，K=1.1σ，计算容限裂纹尺寸a。

解：K=K时对应的裂纹尺寸为a。

岩石断裂与挫伤

3.评定与选择资料

传统的设计思维是依照资料的屈服强度σ或断裂强度σ思考的，罕用强度安保系数示意强度储藏，其中[σ]为资料的许用应力。安保系数n越大，强度储藏越高。

断裂力学是依照断裂韧度启动设计的。

取断裂安保系数，n越大，资料抵制断裂的才干越强。

普通状况下资料的σ越大，K越小，两者相互矛盾，因此在评定和选择资料时应两者统筹、片面评估。

［例3］设计一高强度的压力容器，许用应力［σ］=1400MPa，驳回的无损探伤设施只能发现大于1mm深度的裂纹，假设容器内壁焊缝热影响区沿母线方位存在深度a=1mm，长度c=2a的外表裂纹。

现有两种资料，请片面思考选择。

A：σ=2100MPa，K=46.5MN/m

B：σ=1700MPa，K=77.5MN/m

解：第一，强度剖析：

岩石断裂与挫伤

A的强度储藏高于B。

第二，断裂力学观念剖析：将疑问简化为具备外表半椭圆裂纹的半有限大体受平均拉应力的状况。

岩石断裂与挫伤

由此可见，选择B比选择A好，即满足强度要求，又有适合的抗断裂才干。

须要说明的是运行应力强度因子判据对裂纹体启动断裂剖析前，肯定做好下列基础上班：

（1）准确把握构件的伤情：裂纹的外形、尺寸、位置（无损探伤）。

（2）对毛病启动简化：裂纹的模型。

（3）测定资料的平面应变断裂韧度。

关于实践裂纹构件，在用断裂力学启动安保评估时，首先确定毛病的大小、部位和外形，从偏于安保思考，对实践裂纹启动近似计算。

关于垂直外应力的并列裂纹，由于并列裂纹的作用使K降低，工程上偏安保思考将并列裂纹作为单个裂纹思考；但关于密集的毛病群，假设它们在空间规定陈列，并可把空间裂纹简化成平面裂纹。关于与外应力垂直的面内共线裂纹，如裂纹核心间距大于毛病尺寸五倍以上，可作为单个裂纹解决，否则肯定思考批改。

经过探伤手腕可发现毛病的“当量尺寸”及其部位，而毛病的详细外形及实践尺寸难以确定。假设探伤结果是面积，当毛病的面积相反时，a/c=0.5的椭圆裂纹K最大，通常以a/c=0.5的椭圆裂纹剖析是偏于安保的。假设探伤的结果是最大线尺寸，当最大直径相反时，圆裂纹的K比椭圆裂纹大，以圆裂纹预算偏于安保；当毛病长度一样时，贯通裂纹K比其余裂纹的K大，以贯通裂纹预算偏于安保。