電測法測量J-積分的實驗方法研究

摘 要:J-積分是一種重要的斷裂力學參數(shù)，用于描述裂紋尖端附近在彈塑性情況下的應力應變場;電測法是比較成熟的固體力學實驗方法，具有適用性強、測量準確等特點。本文嚴格遵循J-積分定義，通過嚴謹?shù)臄?shù)學推導，得到了以離散點應變表達的J-積分公式;然后借助有限元分析對測量圍道進行了優(yōu)化，提出了“十點測量法”，并采用電測法進行了實驗驗證。本文所提出的電測法測定J-積分的實驗方法適用于在役一般結構件，具有嚴謹?shù)睦碚摶A和良好的可行性，因而具有一定的理論意義和廣泛的工程應用前景。

關鍵詞:斷裂力學J-積分電測法

中圖分類號:TH7文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)09(b)-0007-02

1 引言

J-積分是J.R.Rice[1]在1968年提出的一個彈塑性斷裂力學中的重要參數(shù)，用于描述裂紋尖端附近彈塑性應力應變場，并且具有良好的守恒性，是結構材料斷裂破壞的重要判據(jù)。目前，J-積分可以通過三種方法得到:理論分析與估算、數(shù)值計算和實驗測定，實驗測定是其他兩種方法無法替代的直接依據(jù)。

實驗常用方法有:單試件法、多試件法和光測法等，它們都有自身難以克服的缺點。多試件法的主要問題是需要較多的實驗件和花費較多的試驗測量工作[2]。單試件法[3]雖然避免了前者的問題，但需要的設備條件較高，且不能用于在役結構件測量。光測法[4、5]理論精度較高，便于得到全場信息，但存在等差線條紋過密、條紋序數(shù)難以確定等問題，另外，光測法也存在對試件表面質量要求過高、試件加工工藝復雜和成本高昂等問題。……