《09年B卷試題及答案哈工大斷裂力學考試試題》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《09年B卷試題及答案哈工大斷裂力學考試試題（5頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

一、 填空（25分，每空1分） 1. 在斷裂力學中，按照裂紋受力情況可將裂紋分為三種基本類型，簡述均勻各向同性材料的兩種裂紋類型的受力特點： Ⅰ型 受垂直于裂紋面的拉應力作用 Ⅱ型 受平行于裂紋面而垂直于裂紋前緣的剪應力作用 2. 對于有一定塑性的金屬材料，應用能量平衡理論時，材料抵抗裂紋擴展能力這個概念，包括兩個部分，即 形成裂紋新表面所需的表面能 和 裂紋擴展所需的塑性應變能 ，只有當 應變能釋放率 大于代表材料抵抗裂紋擴展能力的常數時，裂紋才失穩(wěn)擴展。 3. 最大周向應力準則的兩個基本假定是：和 當此方向的周向應力達到臨界時，裂紋失穩(wěn)擴展 。該假定的缺點是 （1）沒有綜合考慮其它應力分量的作用 （2）不能將廣義的平面應變和平面應力兩類問題區(qū)分開來 4. 常用的計算應力強度因子的方法有 積分變換法 、 有限元法 和普遍形式的復變函數法 。（任意寫出三種即可） 5.在復合型斷裂準則中，以能量為參數的斷裂準則一般包括 應變能密度因子 準則和 應變能釋放 準則。 6. 經典J積分守恒性成立的前提條件包括 應用全量理論和單調加載 、 僅適用于小變形 和 不存在體積力 。（任意寫出三個即可） 7. 疲勞破壞過程按其發(fā)展過程可分為四個階段，包括裂紋成核階段、微觀裂紋擴展階段 、 宏觀裂紋擴展階段 和 斷裂階段 。 8. HRR理論是Hutchinson、Rice和Rosengren應用 J積分等恒性 以及 材料的硬化規(guī)律 確定應力和應變的冪次。該理論存在一個重要矛盾是： 既然考慮了塑性變形，裂紋尖端的應力就不應該是奇異的 。 9. 可以表征材料斷裂韌性度量的力學量主要有、和。（任意寫出三個即可） 二、 簡答題（50分） 1. 簡述脆性材料斷裂的準則的物理含義以及其中各個量的意義，并結合線彈性斷裂力學理論簡單討論K的適用范圍。（15分） 答：物理含義：裂紋尖端應力強度因子達到第一臨界值時，裂紋將失穩(wěn)擴展。 ：應力強度因子，是由載荷及裂紋體的形狀和尺寸決定的量，表示裂紋尖端應力場強度的一個參量。 ：斷裂韌度，是材料具有的一種機械性能，表示材料抵抗斷裂的能力，由試驗測定。 適用范圍：適用于純線彈性裂紋體，但對于小范圍屈服，修正后仍可用線彈性理論計算。 2. 簡述金屬材料平面應變斷裂韌度測試的試驗結果處理及有效性判斷過程？（10分） 答： 1）確定臨界載荷 2）計算的條件值 3）的有效性判斷 是否是平面應變斷裂韌度，必須判斷。采用下面兩個判據： a) ，為載荷判據，避免試件尺寸不足導致 b）a，B，W－a 若滿足上述兩個有效性判據，則求得的即為材料的平面應變斷裂韌度。否則，要加大試件尺寸重做試驗。 3. 請簡單推導J積分與應力強度因子以及在M-D模型中與COD的關系。（15分） 解：（1）J積分與K的關系 以裂紋尖端為圓心r為半徑作圓，取該圓為J積分回路， 對于平面問題 （2） J積分與COD關系 由M-D模型，由裂紋下表面緊貼塑性區(qū)邊界直到裂紋上表面為積分路徑，近似認為dy=0 由對稱性 4. 簡述COD 準則及其優(yōu)缺點。（10分） COD準則：當裂紋尖端張開位移達到臨界值時，裂紋將要張開為裂紋的 臨界狀態(tài)，當大于時，裂紋開裂，當小于時，裂紋不開裂。 優(yōu)點：測量方法簡單，在焊接結構和壓力容器的斷裂安全分析中簡易可行，數據 有效。 缺點： ①計算的公式由M-D模型推導出，而M-D模型的尖端塑性區(qū)與實際不符 ②的定義與實驗標定不確切 ③的規(guī)定有困難 ④M-D模型僅適用于穿透裂紋，其它不適用 三、 計算題（25分） 1、某種合金鋼在不同的回火溫度下，測得的性能如下： 275C回火時，，， 600C回火時，， 設應力強度因子為，且工作應力為，試求兩種回火溫度下的臨界裂紋長度。（15分） 解： 2、求D-M模型中塑性區(qū)的尺寸R。（已知受集中力部分圖（b）的應力強度因子為）（10分） 2c 解：裂尖應力場化為三個應力場的疊加： （1） 無裂紋的無限大板， （2） 具有2c=2（a+R）長裂紋的無限大板，遠處無力，裂紋表面施加， （3） 2c=2（a+R），塑性區(qū)R上作用拉應力， 三者疊加后，要求在2（a+R）長裂尖，消除奇異性，應力應是有限量，要求SIF=0，即： 由c=a+R 第 5 頁 （共 5 頁）