1、第三章 断裂力学与断裂韧度3.1 概述断裂是工程构件最危险的一种失效方式 ，尤其是脆性断裂 ，它是突然发生的破坏，断裂前没有明显的征兆，这就常常引起灾难性的破坏事故。 传统力学设计 工作应力 许用应力 即认为是安全的=s/n 塑性材料=b/n 脆性材料其中 n为安全系数经典强度理论无法解释为什么工作应力远低于材料屈服强度时会发生所谓低应力脆断的现象 原因是：传统力学是把材料看成均匀的，没有缺陷的，没有裂纹的理想固体，但是实际 的工程材料，在制备、加工及使用过程中， 都会产生各种宏观缺陷乃至宏观裂纹。 研究发现低应力脆断总是和材料内部含有一定尺寸的裂纹相联系当裂纹在给定的作用应力下扩展到一临界尺
2、寸时就会突然破裂传统力学或经典的强度理论解决不了带裂纹构件的断裂问题 断裂力学应运而生断裂力学 就是研究带裂纹体的力学，它给出了含裂纹体的断裂判据，并提出一个材料固有性能的指标 断裂韧性，用它来比较各种材料的抗断能力。 3.2 格里菲斯 (Griffith)断裂理论3.2.1 理论断裂强度金属的理论断裂强度可由原子间结合力的图形算出 原子间结合力随距离变化关系可见理论断裂强度即相当于克服最大引力 c 图中正弦曲线下所包围的面积代表使金属原子完全分离所需的能量 分离后形成两个新表面，表面能 为 （推 导过 程 见教材 P60）若3.2.2 格里菲斯 (Griffith)断裂理论 金属的 实际 断
3、裂 强 度要比理 论计 算的断裂 强 度低得多，一般来 说 ，至少低一个数量 级 ，即陶瓷、玻璃的 实际 断裂 强 度 则 更低 实际断裂强度低的原因是因为材料内部存在有裂纹 玻璃结晶后，由于热应力产生固有的裂纹 陶瓷粉末在压制烧结时也不可避免地残存裂纹 金属结晶是紧密的， 并不是先天性地就含有裂纹 金属中含有裂纹来自两方面： 在制造工艺过程中产生，如锻压和焊接等；在受力时由于塑性变形不均匀，当变形受到阻碍 (如 晶界、第二相等 )产生了很大的应力集中，当应力集中达到理论断裂强度，而材料又不能通过塑性变形使应力松弛，这样便开始萌生裂纹。 材料内部含有裂纹对材料强度的影响 有多大？20年代格里菲斯 (Griffith)首先研究了含裂纹的玻璃强度，并得出断裂应力和裂纹尺寸的关系： - c为裂纹尺寸著名的格里菲斯（ Griffith）公式
