脆性材料的扩展裂纹前缘形态与三维J积分

本文利用超声波断口图技术对不同类型的PMMA试件进行了测试。这些试件为承受均匀拉伸或三点弯曲变形的带单侧贯穿裂纹的PMMA板,其中拉伸试件又分为光面和带表面沟槽的两种。得到了这些试件断口上的超声波线。发现它们为平面线,其凸凹方向与试件的表面状态有关。基于有限元法,计算了试件三维J积分,考察了杨氏模量和泊松比对其的影响,结果发现泊松比影响J积分曲线形状,而杨氏模量只影响其绝对数值,不影响其曲线形状。得到的试件在不同裂纹长度下的三维J积分与它们断口图上的超声波线的形状和凸凹方向相似,说明在脆性材料中,扩展裂纹前缘曲线形态是三维J积分的作用的结果。