为什么要学断裂力学,断裂力学的起源和发展

如题所述

断裂力学所说的裂纹是指宏观的、肉眼可见的裂纹。工程材料中的各种缺陷可近似地看作裂纹。断裂力学的基本研究内容包括:①裂纹的起裂条件;②裂纹在外部载荷和(或)其他因素作用下的扩展过程;③裂纹扩展到什么程度物体会发生断裂。另外,为了工程方面的需要,还研究含裂纹的结构在什么条件下硖坏;在-定载荷下,可允许结构含有多大裂纹;在结构裂纹和结构工作条件-定的情况下,结构还有多长的寿命等。
现代断裂理论大约是在1948-1957年间形成,它是在当时生产实践问题的强烈推动下,在经典Griffith理论的基础上发展起来的,上世纪60年代是其大发展时期。
我国断裂力学工作起步至少比国外晚了20年,直到上世纪70年代,断裂力学才广泛引入我国,一些单位和科技工作者逐步开展了断裂力学的研究和应用工作。
断裂力学是20世纪5O年代开始形成的。随着航天工业等的发展出现了超高强度的材料,对于这种材料,传统的强度设计已不能满足需要。传统的强度理论把材料和结构看成是没有裂纹的完整体。实际材料和结构中存在着裂纹,但如果材料的强度较低,裂纹的存在对结构安全的影响通常并不明显,由于在设计中采用了一定的安全系数,设计也就能够满足工程需要。但对于高强度材料或处在某些条件下的材料,裂纹的存在会使情况发生根本变化,这就必须考虑材料对于裂纹扩展的抵抗能力,为此引进了材料的断裂韧性这一力学概念,并出现了断裂力学。
在断裂力学出现以前,由于生产知识的积累,人们曾总结出一些材料的韧性指标,如冷脆转变温度、冲击能量等,它们都是一些定性的经验的参量,只能在一定条件下用于评定材料,而不能用于设计。在美国的G.R.欧文等人的努力下,逐步建立起线弹性断裂力学并进而发展出弹塑性断裂力学,提出了一些描述裂纹扩展的参量,如应力强度因子、J积分、裂纹张开位移(见COD法)等,它们可以定量地用于设计。将它们和传统的强度理论结合起来,可以设计出更安全和更经济的工程结构。因此,在航天、核电工程等领域断裂力学的应用越来越广泛。
另一方面,由于裂纹顶端的一个很小的区域对于裂纹扩展规律有重要影响,因此,裂纹扩展同材料的-些微观特性,特别是冶金性质(如晶粒大小、二相粒子、位错等)关系极大,这就要求断裂力学在研究中把材料工艺学、冶金学、金属物理学等方面的成果同力学结合起来。随着断裂力学的发展,微观裂纹也已进入研究范围。在研究裂纹扩展规律时,也开始涉及裂纹产生的原因。
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第1个回答  2016-08-23
断裂力学很重要。
至今断裂机理还在研究之中。
人们为什么要研究它,因为结构的破坏往往带来巨大的财产损失和无以计数的人员伤亡。
而且军事上利用研究好的破坏机理,可以预测飞机的使用寿命,可以做到更好的防护手段,避免士兵受伤。工业上很多精工都需要的不只是塑性理论,更有破坏理论的参与。
断裂力学最早来源于格里菲斯的表面能研究,最后发展出了应力强度因子,裂纹张开位移,最大环向应力,J积分等一系列判别裂纹扩展的方法本回答被网友采纳
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