浅谈断裂论文#35 -什么是有限断裂力学?

这篇博客的主题是一篇写得很好的、技术上详细的热裂纹萌生研究，当两种不同材料之间的粘合接头遇到自由表面时。所采用的方法属于有限断裂力学的范畴。论文是:

“用有限断裂力学预测热致边缘裂纹萌生”，作者:S. Dölling, S. Bremm, A. Kohlstetter, J. Felger和W. Becker。岩石力学与工程学报，21(2):481 - 481。

对于任何对真实断裂力学分析感兴趣的人来说，当一个人不知道原始裂纹的所有细节，或者在施加载荷之前它是否存在时，阅读它是一个很好的投资。

具有双材料粘合接头的物体与自由表面接触通常会经历高应力。在理想条件下，出现应力奇点。只有病理性负荷是例外。裂纹的萌生被认为是由热诱发应力引起的。在所谓的有限断裂力学框架内，选择了基于应力和能量耦合准则的判据。能量的基本部分是裂纹开始所需的能量，然后开始裂纹扩展。启动所需的能量是将粘合剂层厚度拉伸到粘合剂失效点所需的功。

主要的数值方法是边界积分法。通过基本的边界积分方法的指导是教育和愉快的，非常赞赏。与有限差分法和有限元法相比，该方法本身是直接和直观的。

作者还包括一个简单的维度分析与一个优雅的示范如何完成的研究可以扩展，而不需要额外的数值计算。简化是基于相对于现有的几个长度参数的缩放。采用边界积分法和有限元法对该方法进行了计算。并与引入临界应力和临界位移的黏结区模型进行了比较。

我真的很喜欢读这篇有趣的论文。很久以前，我自己在教授的指导下，用70年代末的内聚区模型研究小裂缝。k。b。Broberg和g。i。Barenblatt，我们的结果显示了意想不到的不稳定性。与预期的不稳定裂纹扩展不同，黏聚区尖端开始了不受控制的快速裂纹扩展，而裂纹尖端保持静止。

应力和能量耦合准则可能会给出不同的结果。我们的结果当然受到我们所选择的黏聚力的影响，黏聚力随着黏聚区边界的分离不断减小。经过短暂的反射后，粘聚区尖端首先开始，随着短裂纹能量释放速率的迅速增加，粘聚区尖端也随之快速增长。从那时起，很长一段时间过去了，多年来，我听到了其他人的类似观察。

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每斯塔尔