断裂力学  080102M05001H

学期:2020—2021学年(春)第二学期 | 课程属性:专业普及课 | 任课教师:刘小明
授课时间: 星期三,第5、6、7 节
授课地点: 教一楼309
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14
课程编号: 080102M05001H 课时: 40 学分: 2.00
课程属性: 专业普及课 主讲教师:刘小明 助教:宋晶如
英文名称: Fracture Mechanics 召集人:

教学目的、要求

主要讲授固体材料断裂破坏机制的力学表征,通过学习,要求掌握以能量释放率及应力强度因子作为裂纹尖端场强度刻画的方法,认识以断裂能及断裂韧性为材料参数判断固体材料破坏的独特性及重要性。本课程可供力学、材料科学、固体物理、岩土力学、土木水利等学科的研究生学习。

预修课程

弹性力学、塑性力学、连续介质力学、复变函数、积分变换 、张量分析等。

教 材

1. 王自强,陈少华。《高等断裂力学》,科学出版社;
2. 黄克智、余寿文。《弹塑性断裂力学》,清华大学出版社;
3. 李群、陈宜亨。	《高等断裂力学》,科学出版社。

主要内容

第一章引言
1.1断裂力学的产生背景(1学时)
1.2断裂力学与其它力学分支学科的研究方法和研究热点。(2学时)

第二章 线弹性断裂力学
2.1介绍弹性力学基本问题的解决方法(1学时)
2.2拓展到断裂力学基本问题的解决方法。(2学时)
2.3裂纹尖端应力场、位移场、奇异场(3学时)
2.4常见的裂纹形式和应力强度因子(3学时)
2.5裂纹扩展能量原理(3学时)
2.6断裂准则介绍(1学时)
2.7应力强度因子的测量:理论基础、样品制备以及阻力曲线的测量。(2学时)

第三章 塑性断裂力学
3.1裂纹塑性区估计,J积分,HRR场以及J积分控制扩展。(3学时)
3.2塑性修正模型:Dugdale模型,Irwin模型;裂纹张开位移准则。(3学时)
3.3弹塑性断裂韧性的测试以及复合型裂纹变形特征。(3学时)

第四章 高等断裂力学
4.1考虑动态惯性效应的裂纹问题的基本解法。(3学时)
4.2瞬态和稳态动态断裂力学的解法。(3学时)

4.3疲劳裂纹寿命预测模型。(1学时)
4.4弹性界面力学和典型界面断裂问题。(2学时)
4.5断裂力学的工程评估方法。(2学时)
4.4断裂力学的数值方法:Cohesive单元、Xfem以及裂纹尖端奇异单元设置(1学时)

第五章 总复习(3学时)

教学手段与方法:课堂讲授,多媒体与板书相结合。
考核方式:开卷笔试 。

参考文献

1. Anderson, T. L., (2005), Fracture Mechanics: Fundamentals and Applications, 3rd ed., CRC Press Inc., Boston. 
2. Kanninen, M. F. and Poplar, C. H. (1985), Advanced Fracture Mechanics, Oxford Univ. Press, Oxford. 
3. Broek, D. (1986), Elementary Engineering Fracture Mechanics, 4th rev. ed., Noordhoff. 
4. Hellan, K. (1984), Introduction to Fracture Mechanics, McGraw-Hill. 
5. Freund, L.B. (1990), Dynamic Fracture Mechanics, Cambridge University Press. 
6. Suresh, S. (1998), Fatigue of Materials, 2nd ed., Cambridge University Press.