基于表面形成能量释放率的弹塑性裂纹扩展断裂准则
其他凝聚态物理
2015-10-28 v1
摘要
基于 J 积分的准则在弹塑性断裂力学中被广泛使用。然而，当裂纹扩展过程中出现塑性卸载时，它并不严格适用。一个困难在于，J 积分中具有塑性卸载的能量密度无法被明确定义。在本文中，我们另辟蹊径，从功率平衡分析出发，提出了一种表面形成能量释放率 (ERR)，它代表了裂纹扩展过程中直接耗散在表面形成上的能量，并排除了依赖于加载模式的塑性耗散。因此，基于表面形成 ERR 的断裂准则具有更广泛的适用性，包括弹塑性裂纹扩展问题。推导了若干用于计算表面形成 ERR 的公式。从最简洁的公式中可以有趣地注意到，表面形成 ERR 仅可通过当前时刻的应力和变形来计算，从而避免了对能量密度或功密度的定义。当选择无穷小围线时，表达式可以进一步简化。对于任何断裂行为，已证明表面形成 ERR 是与路径无关的，同时也研究了其组成项（即所谓的积分）的路径无关性。比较并讨论了所提出的表面形成 ERR、传统 ERR、Js 积分和 J 积分的物理意义及适用性。
引用
@article{arxiv.1405.7450,
title = {The surface-forming energy release rate based fracture criterion for elastic-plastic crack propagation},
author = {Si Xiao and HeLing Wang and Bin Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1405.7450},
year = {2015}
}