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破断应力岩石破坏

2022/07/16168 作者:佚名
导读:岩石的破坏过程总是伴随着损伤(分布缺陷)和裂纹 (集中缺陷) 的交互扩展,这种耦合效应使得裂纹尖端附近区域材料必然具有更严重的分布缺陷。岩石的破坏,如脆性断裂和塑性失稳,虽然有突然发生的表面现象,但是,从材料损伤的发生、发展和演化直到出现宏观的裂纹型缺陷,伴随着裂纹的稳定扩展或失稳扩展,是作为过程而展开的。经典的断裂力学广泛研究的是裂纹及其扩展规律问题。物体中的裂纹被理想化为一光滑的零厚度间断面。

岩石的破坏过程总是伴随着损伤(分布缺陷)和裂纹 (集中缺陷) 的交互扩展,这种耦合效应使得裂纹尖端附近区域材料必然具有更严重的分布缺陷。岩石的破坏,如脆性断裂和塑性失稳,虽然有突然发生的表面现象,但是,从材料损伤的发生、发展和演化直到出现宏观的裂纹型缺陷,伴随着裂纹的稳定扩展或失稳扩展,是作为过程而展开的。经典的断裂力学广泛研究的是裂纹及其扩展规律问题。物体中的裂纹被理想化为一光滑的零厚度间断面。在裂纹的前缘存在着应力应变的奇异场,而裂纹尖端附近的材料假定同尖端远处的材料性质并无区别。裂纹这样的缺陷可称它为奇异缺陷,因此经典断裂力学中物体的缺陷仅仅表现为有奇异缺陷的存在。断裂力学的一个突出的特点是考虑了材料与结构中宏观缺陷的效应,在方法论上,其优点是把强度与韧性结合起来一起考虑。在断裂力学中,由于应力场的奇异性,即裂纹尖端的应力场将趋于无穷大,所以无法利用应力的大小来判断材料中的裂纹是否继续扩展,所以就提出了应力强度因子和断裂韧性的概念,认为如果裂纹尖端处的应力强度因子大于材料的断裂韧性,那么该裂纹将处于扩展状态,反之,裂纹将不会发生扩展。而距离裂纹远处的应力场仍可以按照由经典断裂力学推导出的公式来进行计算。随着材料损伤程度的加剧,材料本身抵抗断裂的能力会越来越低,表现为材料的力学性能指标上就是材料的断裂韧性会越来越低,所以可以认为随着损伤的变化,断裂韧性也是在变化的,二者之间肯定存在着一定的关系 。

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