Griffith theory of fracture
简介
固体的理论断裂强度的数量级为E/10(E为弹性模量),但是实际固体的断裂强度约小2~3个数量级,为了解释这个理论矛盾,Griffith于1920年提出一个在理想弹性形变条件下的断裂理论. 他认为实际固体与理想完整晶体相比较,内部存在很多很小的缺陷,其作用与微裂纹相当,在外力作用下,在这些缺陷处产生应力集中,缺陷附近局部小区域内的应力可以达到理论断裂强度,从而导致实际固体发生断裂. Griffith求得无限大薄板中存在一条长度为a的裂纹受到外力作用发生理想弹性变形时断裂应力为:
式中γ为弹性形变条件下固体的表面能. 根据Griffith理论,固体中若存在1μm长度的微裂纹,即可使断裂强度比理论断裂强度低两个数量级. Griffith理论解释了玻璃和金刚石等固体的脆性断裂问题.
Orowan于1945年将Griffith脆性断裂理论推广至准脆性情形,得到的断裂强度为:
式中γp为裂纹扩展过程中裂纹尖端区域所消耗的范性形变功.
Griffith断裂理论是近代线弹性断裂理论和弹塑性断裂理论的基础.