斷裂動力學

fracture dynamics

?? 斷裂力學的一個分支,又稱動態斷裂力學,它在考慮受載物體各處慣性的基礎上，用連續介質力學的方法研究固體在高速加載或裂紋高速擴展條件下的裂紋擴展和斷裂規律。脆性材料在加工、碰撞和沖擊下的破壞，地震和地震對結構的影響，天然氣管道的破裂都屬于斷裂動力學研究的范圍。軍事工程中許多爆裂和防爆問題都涉及斷裂動力學。

?? 研究內容??斷裂動力學研究的內容包括：①動態斷裂判據,它是判定某一動態斷裂現象是否出現的依據,包括：在動載條件下裂紋的起始和失穩擴展判據，快速擴展裂紋的分岔判據，快速擴展裂紋的停止（止裂）判據等；②裂紋快速擴展的極限速度；③裂紋快速擴展中的能量轉換；④快速擴展裂紋頂端附近的應力場和應變場；⑤應力波和擴展裂紋的相互影響；⑥高應變率條件下的材料特性及其對高速擴展裂紋的阻力的影響；⑦動態斷裂力學參量和固體微觀機制的聯系。另外，許多學者還對具體的工程構件的斷裂動力特性開展了研究。

?? 研究現狀??動態斷裂現象往往發生在短暫的瞬間，因而給問題的研究帶來了很多困難。隨著研究方法的進步，動態斷裂的研究已從機械沖擊（毫秒級）向高速沖擊(微秒級)范圍發展。當前，斷裂動力學的研究大致有兩個方面：①理論分析。建立描述動態斷裂現象的連續體基本方程和表示具體材料的力學性質的本構方程，根據所給的邊界條件，通過一定的數學方法找到問題的解答。由于動態斷裂問題的復雜性，建立和求解上述方程有較大的困難。目前只有一些簡單的問題找到了完全的或近似的解析解。電子計算機技術的發展和廣泛應用彌補了解析方法的不足。近年來發展的動態數值分析方法在計算方法上擴大了解決問題的范圍，其中動態有限元法、動態有限差分方法和動態邊界元方法都已被用于動態斷裂問題的分析，并取得了較好的結果。②動態實驗。主要采用動態光彈性法、全息照相和焦散線法以及一些電磁學方面的測試技術。它們為動態斷裂分析積累數據并提供分析依據。在斷裂動力學的研究中上述兩方面相互結合，互為補充，使得研究日益深化。

?? 雖然斷裂動力學的一些概念和理論、經驗或半經驗性的成果已在冶金學、地震學、合成化學以及水壩工程、飛機和船舶設計、核動力裝置和武器裝備等方面得到了一些實際應用，但斷裂動力學作為一門學科還處于進行大量實驗觀察和積累數據的初創階段。建立完整的斷裂動力學體系還需進行大量的研究工作，它有賴于應用數學、應用物理學及其他相關學科的進展。

?? 參考書目

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G.T.Hahn and M.F. Kanninon, ed., Fast Fracture and Crack Arrest, ASTM STP 627^, American Society forTesting and Materials,1977.