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分形裂纹的断裂参数
  • ISSN号:1000-565X
  • 期刊名称:《华南理工大学学报:自然科学版》
  • 时间:0
  • 分类:O346.1[理学—固体力学;理学—力学]
  • 作者机构:[1]华南理工大学土木与交通学院,广东广州510640, [2]华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室,广东广州510640
  • 相关基金:国家自然科学基金重点资助项目(50738005)
中文摘要:

基于分形几何学,推导了含I型分形单裂纹的无限大平板在单向受拉时的临界开裂应力、断裂韧性、裂纹扩展力和断裂能的理论公式.以标准Koch分形曲线构造裂纹的边界,并由分形区域周长与面积的关系推导出平板的弹性应变能.利用Griffith断裂准则得到材料开裂的临界应力,并在此基础上给出了断裂韧性、裂纹扩展力以及断裂能的表达式,从而将G判据推广到分形裂纹情形,并对其进行数值计算以分析各参数的影响.结果表明:材料的断裂韧性与裂纹长度呈反向关系;裂纹的量测尺度将影响断裂韧性与分形维数的关系;裂纹越粗糙、长度越长,材料的断裂能越大.文中还证明了裂纹扩展的非光滑性.

英文摘要:

In this paper, first, four parameters including the critical fracture stress, the fracture toughness, the crack extension force and the fracture energy of an infinite plate with a solitary fractal crack of mode I under one- way tension are investigated based on the fraetal geometry. Next, the boundary of the crack domain is constructed with standard Koch fractal curve, and the elastic strain energy of the plate is deduced according to the perimeter- area relationship of the fractal crack domain. Then, the critical fracture stress of the plate is obtained according to the Griffith fracture criterion, and theoretical equations of the fracture toughness, the crack extension force and the fracture energy are consequently derived, which are utilized to generalize the G criterion to the fractal crack case. Finally, numerical simulations are conducted to analyze the influences of various factors on the four above-mentioned parameters. The results indicate that the fracture toughness of the material negatively correlates with the crack length, that the relationship between the fracture toughness and the fractal dimension varies with the yardstick length, and that the fracture energy increases with the length and roughness of the crack. In addition, the growth of a crack is proved unsmooth in the paper.

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期刊信息
  • 《华南理工大学学报:自然科学版》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:国家教育部科技司
  • 主办单位:华南理工大学
  • 主编:李元元
  • 地址:广州市天河区五山路华南理工大学17号楼
  • 邮编:510640
  • 邮箱:journal@scut.edu.cn
  • 电话:
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-565X
  • 国内统一刊号:ISSN:44-1251/T
  • 邮发代号:46-174
  • 获奖情况:
  • 本学报荣获1996年国家教委系统优秀科技期刊二等奖...,1999年荣获全国优秀高校自然科学学报及教育部优秀...,2001年荣获广东省优秀期刊奖和广东省优秀科技期刊...,2004年获全国高校优秀科技期刊二等奖,2006年获首届教育部优秀科技期刊奖,2008年荣获第二届教育部优秀科技期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:22954