Ⅰ型裂纹超音速扩展的机理和定量关系研究
作者单位：清华大学航院
会议名称：《北京力学会第19届学术年会》
会议日期：2013年
学科分类：08[工学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 080102[工学-固体力学]
摘 要：高速动态裂纹扩展已经研究了很多年,但是很多现象仍然没有被彻底地理解透彻。这其中尤其令人感兴趣的一个问题—裂纹是否有极限扩展速度一直没有被很好的回答。根据连续介质的预测,Ⅰ型裂纹不能超过Rayleigh波速传播,这意味着Rayleigh波速是Ⅰ型裂纹的极限扩展速度;Ⅱ型裂纹能以超剪切波速扩展但是仍然不能超纵波波速扩展,这意味着纵波波速是Ⅱ型裂纹的极限扩展速度。早期的很多实验和计算工作确实符合连续介质的预测,比较著名的比如Abraham、Gao和Huang等人通过分子动力学的方法研究Ⅱ型裂纹的扩展速度,发现在Ⅱ型裂纹扩展前缘会产生子裂纹,该子裂纹以超剪切波速的速度扩展;Rosakis等人利用高压气枪轰击含若界面的材料,首次在实验中观测到Ⅱ型裂纹的超剪切波速扩展。但是还有许多研究成果是连续介质理论无法预测的。Abraham和Gao利用分子动力学研究发现Ⅰ型裂纹能以超纵波波速扩展,Ⅱ型裂纹能以超剪切波波速扩展,他们认为出现这样现象的原因是由于裂尖局部超弹性作用的影响。连续介质理论的预测和一些研究现象的矛盾带给研究者很多困惑,同时这些矛盾也激发我们去找出问题的原因。我们需要强调连续介质是简化固体的一个理想化模型,在多数情况下它能给我们很好的预测,能够被广泛的应用,但是对于断裂问题,裂尖的断裂可能深入到晶格的解理、原子键的破坏,对某些极端情况,连续介质可能无法给出正确的预测。