断裂与损失力学的发展

(重庆交通大学　重庆　400000)

为解决结构性质的断裂开展了一门研究力学，断裂力学。它将各类力学和工学紧密结合,是一门涵盖各领域的力学专业课。力学一步步的发展到现在,人们意识到,传统意义上的的强度理论指标已经无法很大程度保障结构的安全,一般按照传统意义上的设计理念去设计材料的强度和韧度,然而材料有时极抵的应力威胁到材料的安全。

材料内部所产生的缺陷引起了宏观力学知识材料发生结构上的损伤，我们称之为损伤力学。现如今有很多理论,中国学者认为岩体材料内部所含裂纹缺陷分布的随机性出发，使用微型元的一般性分布，采取产生损伤微元数量的比例大小来定义损伤产生的变量。但任然存在一个问题就是无法解释宏观上的现象，此外岩石材料的损伤学一般是通过做实验来获得的,其研究试件由于尺寸上的特点使得实验结果和实际差别比较大;研究内容还限定在单轴或三轴拉压、螺变、疲劳等一些特定条件下的加载损伤演变,对各种卸载条件下的研究还不够。

一、断裂力学与损伤力学研究的内容

断裂力学主要考虑荷载大小和裂纹长度两个方面的内容，研究有一条宏观裂纹的构件，随着服役时间后使用次数的增加，裂纹总是愈来愈长。在工作载荷较高时，比较短的裂纹就有可能发生断裂；在工作载荷较低时，比较长的裂纹才会带来危险。这表明表征裂端区应力变场强度的参量与载荷大小和裂纹长短有关，甚至可能与构件的几何形状有关。

二、断裂力学解决问题的思路

1.断裂力学研究众多环境和荷载作用下材料空洞引起的破坏或者是裂纹.即就是，在各种环境下：

(1)裂纹结构形式的变形和受力;

(2)反映材料减弱裂纹发展的的试验方法

(3)在给定载荷(单调的或交变的、脉冲的)作用以及在工作介质的作用下,裂纹扩展的规律;

(4)应用断裂力学于结构选材和结构的安全评定等.

2.断裂力学在研究上的方法特点是:从塑性力学和弹性力学方程的角度出发,将裂纹当作为一种应力边界的条件,考察裂纹顶端的位移场、应变、力场,依据实验去建立和断裂物理参照量的关系。

三、损伤力学解决问题的思路

1.损伤力学具体地说，它可列举为：

(1)从固体力乳固体物理与不可逆过程热力学的角度定义与量测损伤；

(2)从细观的方法或宏观的方法，建立考虑损伤的本构关系及损伤演化方程；

(3)给出相应的损伤力学的初、边值问题的提法(或相应的变分提法).并将连续介质损伤力学用于结构破坏分析；

(4)应用于不同的损伤类型的分析：如弹性损伤、塑性损伤、蠕变损伤、疲劳损伤等。

2.损伤力学以处理方法的不同分为两类：

(1)连续损伤力学。将连续介质模型用具有离散结构的损伤材料进行模拟,将损伤变量的概念引入,具体描述了材料裂纹从细部到宏观上的整个过程。

(2)细观损伤力学。细观损伤力学根据材料细观成分的单独的力学行为。

四、断裂力学与损伤力学的相互关系

损伤力学中，材料的破坏有变形慢慢发展而来,损伤遍布和蔓延着材料的整个过程,损伤力学研究了材料的损伤变化过程中的所有性能变化。因此,为了更加切合实际,所以研究物体破坏,就要把断裂力学和损伤力学二者结合起来

五、结语

宏观意义上的断裂力学也即就是传统意义上的断裂力学,他研究了材料本身的一个指标，断裂韧性指标。但对于材料组织结构的作用，却没有完整正确的解释说。也就是材料是如何获得不同水平上的抗裂能力的。伴随着科学的不断进步，损伤力学理论、测试手段、技术能力亦不断发展,损伤力学将得到更为广泛的应用。