损伤与断裂力学知识点.ppt

损伤本构方程引入损伤变量作为内变量用连续介质力学的理论求解边值问题利用等效性应变等效性假设对受损弹脆性材料，在真实应力作用下，受损状态的应变等效于在有效应力作用下虚拟元状态的应变。损伤材料的本构关系与无损状态下的本构关系形式相同，只是将其中的真实应力换成有效应力。第31页,共36页，2024年2月25日，星期天各向同性弹脆性损伤材料的应力－应变本构方程与损伤应变能释放率方程第32页,共36页，2024年2月25日，星期天一维情形三维情形有效Lame常数可定义有效泊松比双标量损伤第33页,共36页，2024年2月25日，星期天损伤本构方程等效性假设还包括应力等效假设与弹性能等效假设等第34页,共36页，2024年2月25日，星期天几点讨论它说明由应变等效原理建立的损伤本构方程一般是一个近似方程第35页,共36页，2024年2月25日，星期天感谢大家观看第36页,共36页，2024年2月25日，星期天关于损伤与断裂力学知识点传统材料力学的强度问题两大假设：均匀、连续第2页,共36页，2024年2月25日，星期天断裂力学的韧度问题均匀性假设仍成立，但且仅在缺陷处不连续第3页,共36页，2024年2月25日，星期天损伤力学的评定方法均匀和连续假设均不成立第4页,共36页，2024年2月25日，星期天损伤力学所研究缺陷的分类损伤力学中涉及的损伤主要有四种：微裂纹(micro-crack)微空洞(micro-void)剪切带(shearbond)界面(interface)损伤力学以处理方法的不同分为两类：连续损伤力学(ContinuumDamageMechanics,CDM)细观损伤力学(Meso-DamageMechanics,MDM)第5页,共36页，2024年2月25日，星期天损伤力学与断裂力学的关系损伤力学分析材料从变形到破坏，损伤逐渐积累的整个过程；断裂力学分析裂纹扩展的过程。第6页,共36页，2024年2月25日，星期天连续力学与力学模型之近代发展——力学分析范围之拓广第7页,共36页，2024年2月25日，星期天损伤的种类弹脆性损伤：岩石、混凝土、复合材料、低温金属弹塑性损伤：金属、复合材料、聚合物的基体，滑移界面(裂纹、缺口、孔洞附近细观微空间)，颗粒的脱胶，颗粒微裂纹引起微空洞形核、扩展剥落(散裂)损伤：冲击载荷引起弹塑性损伤；细观孔洞、微裂纹－均匀分布孔洞扩展与应力波耦合疲劳损伤：重复载荷引起穿晶细观表面裂纹；低周疲劳－分布裂纹蠕变损伤：由蠕变的细观晶界孔洞形核、扩展，主要由于晶界滑移、扩散蠕变－疲劳损伤：高温、重复载荷引起损伤，晶间孔洞与穿晶裂纹的非线性耦合腐蚀损伤：点蚀、晶间腐蚀、晶间孔洞与穿晶裂纹的非线性耦合辐照损伤：中子、射线的辐射，原子撞击引起的损伤，孔洞形核、成泡、肿胀第8页,共36页，2024年2月25日，星期天损伤分类及损伤力学在工程中的应用损伤也可分为两大类：脆性损伤：韧性损伤：在工程问题中的应用材料的断裂破坏过程，局部损伤：启裂、扩展和分叉材料的力学与物理性能材料元的寿命预计(非线性积累)与无损检测的发展的关系CDM的边值问题材料的韧化机理与预计，韧脆转变连续介质力学观点－分布孔洞与损伤材料性能第9页,共36页，2024年2月25日，星期天不同力学理论的研究路线第10页,共36页，2024年2月25日，星期天损伤力学(CDM)的研究方法CDM是描写材料破坏过程的有力工具。它主要包括：损伤演化方程的描写～损伤变量基于细观的、唯象的连续损伤理论损伤的实验测定从应用入手，研究与发展连续损伤力学第11页,共36页，2024年2月25日，星期天损伤理论体系第12页,共36页，2024年2月25日，星期天损伤力学的应用第13页,共36页，2024年2月25日，星期天破坏分析过程第14页,共36页，2024年2月25日，星期天耦合的应变损伤分析第15页,共36页，2024年2月25日，星期天损伤力学--概要第16页,共36页，2024年2月25日，星期天材料内部存在的分布缺陷，如位错、夹杂、微裂纹和微孔洞等统称为损伤损伤力学可以分为连续损伤力学与细观损伤力学细观损伤力学根据材料细观成分的单独的力学行为，如基体、夹杂、微裂纹、微孔洞和剪切带等，采用某种均匀化方法，将非均质的细观组织性能转化为材料的宏观性能，建立分析计算理论连续损伤力学将具有离散结构的损伤材料