1、1 断裂力学的形成 脆断的发生破坏的机理： 往往由构件的内部缺陷导致（典型如裂纹的存在） 。
因在实际的 构件中 ， 理想的均匀连续材料是不存在的 ， 都或多或少地存在不同类 型的缺陷 ， 构件在使用过程中 ， 这些缺陷将逐步发展成微裂纹 ， 在外 载荷的作用下 ， 微裂纹的扩展、融合最终导致了构件的断裂 。
传统强度理论把材料组织的不均匀性和实验测得的应力不准确性 ，都包含在安全系数中 ， 因此 ， 导致安全系数的选择或大或小 。
因此 ， 为了研究裂纹扩展的规律 ， 防止低应力脆断的发生 ， 形成了一 门崭新的学科断裂力学 。
断裂力学的概念： 它是以构件内存在缺陷为前提 ， 建立符合客观情况的理论和试验方法 。
它的任务不仅研究裂纹扩展的规律性 ，。

2、还通过分析裂纹周围的应力和 应变以及测试带有裂纹的试件的力学性质 ， 建立了断裂的判据 。
2 断裂力学的形成 断裂力学的可以解决的问题： 可以解决构件的选材 ， 确定构件的 允许最大初始裂纹尺寸； 估计构件的疲劳寿命； 估计构件的剩余强度和检修周期等 ，从而保证构件的安全使用 。
断裂韧性的解释： 临界应力（试件拉断时的名义应 力） 构件断裂时的临界应力 与裂纹深 度（或长度）a的平方根的乘机为 一常数K 。
0 aK a 0 0 玻璃上的表面裂纹 0 3 断裂韧性 K是对同一材料是一常数 ， 它表示材料本身所固有的物理性质 。
若裂纹尺寸一定时 ， 可知 ， K值越大 ， 裂纹扩展的临界应力 就越高 。
因此 ， 常数K表示了 。

3、材料阻止裂纹扩展的能力 ， 可以看成是材料抵抗材料 脆性破坏能力的一个断裂韧性参量 。
0 4 复合材料失效的结构因素 复合材料的多相结构性质决定其具有良好的断裂韧性； 材料变形时 ， 一定程度上的损伤并不会削弱其承载能力 ， 只 有损伤超过临界水平后 ， 裂纹的扩展才将导致破坏的发生 。
材 料变形时 ， 微观及宏观层上弱界面的存在会抑制裂纹的增长 。
控制裂纹扩展的因素很多 ， 不仅取决于各组元的特性 ， 还取决 于其相互作用的方式（如：铺层方式、贫富脂区、缺陷几何尺 寸等） ， 其中主要是纤维与基体界面的不连续性 。
5 断裂力学的研究方法 1920年 ， 基于应力的应力强度因子K和相应的基于能 量的应变能释放率G ， Griffith 。

4、建立了含裂纹固体断裂 Griffith模型；从而为现代断裂力学在复合材料中的应 用打下基础 。
在此基础上 ， 后人研究发现 ， 断裂能或 断裂功功与断裂过程具有明确的关系 ， 由它可以不同 材料的性能 ， 而且有助于推断材料/工艺参数对特定复 合材料的行为可能产生的影响；断裂能的思想又导致 了裂纹阻力曲线（R曲线）概念的发展 。
6 平面应变断裂韧性KIC的测定 y x z o p p z y x o p p y x z o p p I型（张开型） II型裂纹（滑开型） III型裂纹（撕开型） Griffith的三种破坏模型的三种破坏模型 7 复合材料的断裂过程 s 考虑简单的Griffith平面裂纹模型 ， 认为裂 。

5、纹扩展不可逆 。
裂纹增长导致整个系统（试验机试样）弹性能的净变化用于 提供产生新表面的能量 和激发促使裂纹增长的其他变形 或破坏机制的能量 F 基体效应基体效应： 金属或热塑性材料等非脆性基体中加入高体积份数的刚性、 脆性纤维时 ， 由于塑性约束而导致基体中产生三轴向拉应力 分量 ， 使基体有效韧性降低（如水泥、金属陶瓷等） 软质基体中加入低体积分数的刚性粒子或纤维后由于基体刚 性提高 ， 基体产生临界初始裂纹所需的应力提高 ， 因此基体 有效韧性增加 1. 低韧性基体中加入纤维或粒子后由于在添加物附近裂纹增长 缓慢 ， 基体的有效韧性提高 。
（如脆性塑料依赖于裂纹的开 裂速度、并于裂纹表面粗糙度有关） 8 纤维效 。

6、应纤维效应： 玻璃纤维、碳纤维和硼纤维等具有较高破坏强度和断裂应变 ，这些纤维的本征断裂能很低 ， 其破坏形式主要由缺陷分布的统 计性质决定 。
纤维纤维/基体的简单加合效应：基体的简单加合效应： 对金属增强的金属基复合材料的研究表明；复合材料的比断裂 能可通过混合律对各组元断裂能求和： ()() (1)() FcFmfFff VV 该式假定刚性更强的纤维使基体塑性变形的范围局限在 裂纹附近 。
9 复合效应对韧性的影响复合效应对韧性的影响 对于简单情况 ， 估算基体合纤维的变形所需的相应能量就可以 为宏观韧性提供合理的模型（如混合律模型） ， 然而在实际的 纤维增强复合材料中 ， 微观结构的不均匀性合各向异性使 。

稿源：(未知)

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标题：复合材料|复合材料的断裂和韧性PPT优秀课件