
【化】 Griffith's fracture criterion
格里菲思理论基于能量守恒定律,提出裂纹临界扩展条件:
$$
frac{partial}{partial a}(U - W) geq 0
$$
其中:
临界应力公式:
$$
sigma_c = sqrt{frac{2Egamma}{pi a}}
$$
$E$ 为弹性模量,$gamma$ 为表面能密度,$a$ 为裂纹半长。
格里菲思理论后经Irwin等扩展,引入应力强度因子($K_I$):
$$
KI = sigma sqrt{pi a}
$$
临界状态对应 $K{IC}$(断裂韧性),成为工程抗裂设计核心参数。
Griffith, A. A. (1921). The Phenomena of Rupture and Flow in Solids. Philosophical Transactions of the Royal Society A.
Irwin, G. R. (1957). Analysis of Stresses and Strains Near the End of a Crack. Journal of Applied Mechanics.
Anderson, T. L. (2005). Fracture Mechanics: Fundamentals and Applications (3rd ed.). CRC Press.
Lawn, B. (1993). Fracture of Brittle Solids (2nd ed.). Cambridge University Press.
注:以上链接为相关文献的官方发布源,部分需通过学术平台访问全文。格里菲思理论在材料科学、土木工程及航空航天领域具广泛应用,其修正模型至今仍是断裂分析的基准工具。
格里菲思断裂判据(Griffith's fracture criterion)是断裂力学中的基础理论,由A.A. Griffith于1921年提出,主要用于解释脆性材料(如玻璃、陶瓷)在实际断裂强度与理论强度之间的显著差异。以下是其核心要点:
格里菲思观察到,材料中预先存在的微小裂纹会导致应力集中现象。即使外部平均应力较低,裂纹尖端的局部应力也可能达到材料断裂强度,引发裂纹扩展和脆性断裂。
判据的核心是能量平衡条件:
经典理论假设材料无缺陷,而格里菲思判据强调实际裂纹的影响,揭示了缺陷对材料强度的决定性作用。
如需进一步了解公式推导或历史案例,、等来源。
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