
【化】 Griffith's fracture criterion
格裡菲思理論基于能量守恒定律,提出裂紋臨界擴展條件:
$$
frac{partial}{partial a}(U - W) geq 0
$$
其中:
臨界應力公式:
$$
sigma_c = sqrt{frac{2Egamma}{pi a}}
$$
$E$ 為彈性模量,$gamma$ 為表面能密度,$a$ 為裂紋半長。
格裡菲思理論後經Irwin等擴展,引入應力強度因子($K_I$):
$$
KI = sigma sqrt{pi a}
$$
臨界狀态對應 $K{IC}$(斷裂韌性),成為工程抗裂設計核心參數。
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:以上鍊接為相關文獻的官方發布源,部分需通過學術平台訪問全文。格裡菲思理論在材料科學、土木工程及航空航天領域具廣泛應用,其修正模型至今仍是斷裂分析的基準工具。
格裡菲思斷裂判據(Griffith's fracture criterion)是斷裂力學中的基礎理論,由A.A. Griffith于1921年提出,主要用于解釋脆性材料(如玻璃、陶瓷)在實際斷裂強度與理論強度之間的顯著差異。以下是其核心要點:
格裡菲思觀察到,材料中預先存在的微小裂紋會導緻應力集中現象。即使外部平均應力較低,裂紋尖端的局部應力也可能達到材料斷裂強度,引發裂紋擴展和脆性斷裂。
判據的核心是能量平衡條件:
經典理論假設材料無缺陷,而格裡菲思判據強調實際裂紋的影響,揭示了缺陷對材料強度的決定性作用。
如需進一步了解公式推導或曆史案例,、等來源。
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