弹塑性材料 J-积分（J-integral）中弹性部分和塑性部分

tianjian

请问计算J-积分的大大关于J-积分方面的问题。

弹塑性材料的J-积分由弹性部分和塑性部分组成： J=Je+Jp
其中：
        Je=K*K/E'        （K为应力强度因子，E‘：平面应力状态下取弹性模量，平面应变状态下取E/（1-u*u））
        Jp可依据载荷--裂纹扣张开位移曲线以下面积与试件的集几何寸来估算。



问题：
  1）公式 Je=K*K/E' 中的应力强度因子 K 是否需要像J一样区分弹性和塑性？

  2 ) 做安全评估的时候需要知道其实裂纹的尺寸（2a）。这里，在尺度上如何区分判断裂纹起始？
       比如NDT可以探测到某构件内存在尺寸从0.001mm，0.01 mm， 0.1 mm， 1 mm的不连续区，哪个尺寸的算的上是初始裂纹尺寸 (initial crack sizes)？

  3）对于常见金属（常规的低碳钢和铝合金）而言，Je和Jp是同量级的还是Je<<Jp ？
        有木有人算过某种钢的Je和Jp的数值？拿上来大家分享下吧

gfl

谈一下对这些问题的粗浅看法，仅供参考。
(1) J积分概念原则上只适用于非线性弹性或没有卸载的塑性问题，所以 J=Je+Jp的说法可能有些问题，不知这个说法的出处？COD（裂尖张开位移）是可能分解成弹性和塑性部分的。
(2) 应力强度因子是弹性的概念，在小规模屈服条件下也可以用。
(3) 对给定材料和结构，缺陷/裂纹有一个临界尺寸(与强度和杨氏模量等有关)，缺陷大于这个尺寸需要当成裂纹，用断裂力学的方法来分析。

tianjian

gfl 发表于 2013-7-14 20:42
谈一下对这些问题的粗浅看法，仅供参考。
(1) J积分概念原则上只适用于非线性弹性或没有卸载的塑性问题，所 ...

多谢gfl。

迄今为止，J积分概念的确仅限于单调载荷。 J=Je+Jp的首要提出已经很早，现在已经被广泛引用。如以下链接：
http://books.google.com.sg/books ... Je%2BJp&f=false
http://www.gruppofrattura.it/ocs ... /viewFile/3684/8446

请教下gfl

1. 对给定材料和结构，缺陷/裂纹有一个临界尺寸(与强度和杨氏模量等有关)，缺陷大于这个尺寸需要当成裂纹

复制代码

有木有相关资料或链接让我学习下具体如何确定这个临界尺寸？

gfl

这两本书里看看：（1）Gdouts, E. E., Fracture Mechanics Criteria and Applications, Kluwer Academic Publishers, 1990. （2）王自强、陈少华，高等断裂力学(现代力学丛书)，科学出版社，2009。

kiang

     1）公式 Je=K*K/E' 中的应力强度因子 K 是否需要像J一样区分弹性和塑性？   

   在某些理论解算法中需要考虑弹性和塑性，弹性考虑的方法是考虑给定裂纹长度，而塑性则是考虑实际裂纹的长度

   2 ) 做安全评估的时候需要知道其实裂纹的尺寸（2a）。这里，在尺度上如何区分缺陷（flaw）和裂纹（crack）？
       比如NDT可以探测到某构件内存在尺寸从0.001mm，0.01 mm， 0.1 mm， 1 mm的缺陷/裂纹，哪个尺寸的算的上是裂纹？   

这个应该是理论模型问题，跟你分析对象有直接关系，你觉得裂纹和缺陷有什么区别么？


   3）对于常见金属（常规的低碳钢和铝合金）而言，Je和Jp是同量级的还是Je<<Jp ？

     这个跟你承载和结构有关系， 但是对于塑性材料，在其断裂时候 一般 Je<<Jp ，一般的铝合金和低碳钢都属于塑性材料。

        有木有人算过某种钢的Je和Jp的数值？拿上来大家分享下吧

tianjian

kiang 发表于 2013-7-24 11:03
1）公式 Je=K*K/E' 中的应力强度因子 K 是否需要像J一样区分弹性和塑性？   

   在某些理论解算法中 ...

多谢kiang.

关于问题2）我也发现裂纹就是缺陷的一种。我原来想问的是：因为此阿里内部中是存在或大或小的不连续区的（小则纳米级，微米级，大则毫米级）什么尺度可以算得上是裂纹？，