T應力對脆性材料初始裂紋起裂角影響研究

刁玉宏 李海燕

摘要：為檢驗和提高MTS準則對線彈性材料復合型裂紋擴展預測的精確性，考慮了T應力在脆性斷裂中的作用，建立了廣義MTS準則。該準則描述了變量Ⅰ型和Ⅱ型斷裂應力強度因子、斷裂韌性KⅠ和KⅡ、平行裂紋的應力分量T應力以及臨界裂紋擴展區(qū)半徑對裂紋擴展的影響，對裂紋尖端應力分布的描述更加精確。研究結(jié)果表明：考慮T應力后，初始起裂角隨裂紋傾角增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢;相比于GMTS準則預測結(jié)果，在β>45°時MTS準則預測起裂角偏大，且起裂角對T應力變化更加敏感;而在β>45°時預測結(jié)果受T應力變化影響均偏小;對于復合型裂紋，由GMTS準則計算得到的斷裂角與傳統(tǒng)MTS計算得到的結(jié)果區(qū)別很大。脆性材料裂紋擴展受到裂紋尖端奇異應力K及常數(shù)項T應力的共同控制，通過考慮裂紋尖端Williams級數(shù)解高階項的影響提高了對裂尖應力分布的描述精度。

關?鍵?詞：最大周向應力準則; 復合型裂紋; T應力; 斷裂韌性; 裂紋擴展