应力强度因子KI和断裂韧度KIc

wanggong

应力强度因子反映裂纹顶端附近应力场强度，完全控制了裂纹顶端附近的力学状态，是决定应力，应变和位移场的基本力学参量。裂纹处于临界失稳状态时的应子强度因子值，就叫做断裂韧度。KI是外界对裂纹体作用的结果，是促使裂纹扩展的动力，它和裂纹的大小，几何形状，外加载荷以及分布状况有关。KIc则是材料阻止宏观裂纹发生失稳扩展能力的度量，是材料抗断裂能力的度量，是阻力，它和裂纹自身的几何形状尺寸大小和裂纹的分布状况以及外加载荷无关。Klc亦是材料机械性能的综合反映，由材料自身固有性质所决定，即与材料的成份，内部的金相组织以及热加工工艺有关。

wanggong

断裂判据KI=KIc的原理和应用条件。

草原的风

KIc是KI的临界值，但是他们的意义是不一样的，KI是描述裂纹尖端应力场强弱的力学参量，与裂纹的大小、形状、外力有关，应力大，Ki就大，而KIc是评定材料阻止裂纹失稳扩展能力的一种力学性能指标，与其他因素无关，如外力为零，则Ki=0，而KIc却不等于零，KIC是材料本身的特性，当外力达到一定程度时，裂纹发生突然失稳扩张，即达到临界值态，这个时候KI=KIc。他们两个的关系有点像淬透性和淬硬层深之间的关系一样，淬透性是材料本身的特性，与其他因素无关，而淬硬层深却跟加热温度、保温时间、冷却速度、淬火介质有关，例如45钢的淬透性是20mm，如果你加热到600度，或者保温1秒钟、或者空冷则淬硬层深肯定要小，比如才3个mm,，甚至于没有。但是你不能说45钢的淬透性就是3个mm，或者说45钢的淬透性为零。但是淬硬层深的最终目标就是通过各种方法使得其值达到淬透性值。

wanggong

草原的风 发表于 2013-1-15 21:06

                               
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KIc是KI的临界值，但是他们的意义是不一样的，KI是描述裂纹尖端应力场强弱的力学参量，与裂纹的大小、形状 ...

王老师解释得很对,我近期正在钻研这类问题.KIc和KI的关系与σs(σ0.2)和σ的关系相似.大家知道,做拉伸试验时,试棒体内各点的应力相等且σ=P/S,其中P是外加载荷,S是试棒的横截面积.随着P力的增加,棒体内各点的应力σ也相应加大.当P力增大到P=Ps时,试棒即发生屈服,此时棒体内的应力σs=Ps/S就叫做材料的屈服强度.屈服强度σs是一个与材料自身性质有关的物理量,也就是说σs只与材料的成分,内部金相组织以及热加工工艺有关,而与试棒类型,截面大小以及外加载荷情况无关.σs是材料抵抗塑性变形能力的度量,σs愈高,说明材料抗塑性变形的能力愈强.
断裂韧度KIc与应力强度因子KI之间的关系与此相似,KIc愈大,则表示材料抗断裂的能力愈强.
KI=Yσ(a)1/2(平方根)巧妙地把外载和物体内部裂纹的几何形状尺寸联系了起来,是促使裂纹扩展的动力.
(Y是和裂纹的几何形状尺寸,分布状况以及试样自身的几何尺寸有关的参量,σ是应力,a是裂纹尺寸)