断裂力学讲义(4)

第二章 线弹性断裂力学概述

§2.1 裂纹及其对强度的影响

一、裂纹的概念

实际构件中的缺陷是多种多样的，主要包括

裂纹

冶炼中产生的夹渣、气孔缺陷 ～统称为裂纹。

加工中产生的刀痕、刻槽 焊接中的气泡、未焊透处

二、裂纹的分类 1．基本型裂纹 按几何特征分为：

（a）穿透裂纹：贯穿构件厚度（或深度延伸到构件厚度的一半以上）。常处理成理想尖裂纹（即裂尖曲率半径ρ→0）。

（b）表面裂纹：位于构件表面，或其深度<<构件厚度，常简化为半椭圆形裂纹。 （c）深埋裂纹：位于构件内部，常简化为椭圆片状裂纹或圆片裂纹。

（a）穿透裂纹 （b）表面裂纹 （c）深埋裂纹

图1—1 裂纹的几何特征分类图

按力学特征分为： （a）张开型（Ⅰ型）：在与裂纹面正交的拉应力作用下，裂纹面产生张开位移而形成的一种裂纹。

受力特征：受与裂纹面正交的拉应力作用；

位移特征：位移与裂纹面正交，裂纹上、下表面沿拉应力方向（y方向）的位移v不连续。 （b）滑开型（Ⅱ型）：在裂纹面内且与裂纹尖端线垂直的剪应力作用下，裂纹面产生沿该剪应力方向的相对滑动而形成的一种裂纹。

受力特征：受在裂纹面内且与裂纹尖端线垂直的剪应力作用；

位移特征：裂纹上、下表面沿该剪应力方向相对滑动；裂纹上、下表面沿该剪应力方向（x方向）的位移u不连续。

（c）撕开型（Ⅲ型）：在裂纹面内且与裂纹尖端线平行的剪应力作用下，裂纹面产生沿裂纹面外的相对滑动而形成的一种裂纹。

受力特征：受在裂纹面内且与裂纹尖端线平行的剪应力作用；

位移特征：裂纹上、下表面沿该剪应力方向相对滑动；裂纹上、下表面沿该剪应力方向（z方向）的位移w不连续。

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