2012本科断裂力学试题及答案

PAGE6…………试卷装订线………………装订线内不要答题，不要填写考生信息………………试卷装订线…………学院专业班级学号姓名武汉理工大学考试试卷（A卷）2012~2013学年1学期断裂力学课程时间120分钟32学时，2学分，开卷，总分100分，占总评成绩%2013年1月10日题号一二三四五六七八九十合计满分2020202020100得分得分得分填空题：（每空1分，共20分）1、按裂纹的受力特征，可将裂纹分为、和三种类型。2、确定应力强度因子的方法主要有、和。3、复合型裂纹的脆性断裂理论主要有、和。4、D-B模型的适用条件是：；和。5、何为能量释放率？。恒位移情况下，能量释放率与裂纹体柔度之间的关系为：。6、J积分的回路积分定义为：。在满足条件：、和的情况下，J积分具有守恒性。7、已知循环应力幅MPa，应力比R＝0.2，则最大应力=MPa，平均应力=MPa。得分得分图(1)σ2σa2R“无限大”薄平板（平面应力），受双向拉应力作用，板中铆钉孔边缘有一贯穿裂纹，如图(1)所示。已知，，，材料的，，试分别计算进行塑性修正前后的应力强度因子值。若安全系数，试问此结构是否安全。（20分）图(1)σ2σa2R得分得分“无限大”板中央有一穿透斜裂纹，长度为，裂纹面与铅垂y方向的夹角为，板四边作用外载荷，如图（2）所示，且，已知材料的，试用最大环向拉应力理论求开裂角及所能承受的最大外载。（写出确定它们的方程式）（20分）图（2）图（2）ττβ2σ2σ得分得分某管道经探伤发现管壁中有的圆片深埋裂纹，工作时，远场受垂直于圆片所在平面的均匀拉应力作用。该管道材料的屈服强度，弹性模量，临界COD值。试按平面应力情况，用D-B模型校核其安全性。（20分）得分得分“半无限大”平板有一边裂纹，远场受垂直于裂纹面方向的均匀拉伸载荷作用。已知裂纹初始长度为1.5mm，载荷随时间循环变化，且最大应力，应力比。板材料的，，。试估算板的使用寿命。（20分）…………试卷装订线………………装订线内不要答题，不要填写考生信息………………试卷装订线……装订线………………装订线内不要答题，不要填写信息………………装订线…………（20分）（20分）武汉理工大学考试试题答案（A卷）2012~2013学年1学期断裂力学课程填空题：（每空1分，共20分）1、I型（张开型）裂纹II型（滑开型）裂纹III型（撕开型）裂纹2、解析法数值法实验法3、最大环向拉应力理论最大能量释放率理论应变能密度因子理论4、平面应力情况无限大平板中心贯穿裂纹塑性区内材料为理想塑性5、裂纹扩展单位面积弹性系统所释放的能量6、不计体力小应变单调加载7、解：应力强度因子由单向拉伸和双向等值应力拉伸两种情况叠加得到，（2分）,查表得：单向拉伸情况双向等值应力拉伸情况（5分）因此塑性修正前：（5分）平面应力情况，考虑塑性修正后（5分）因，故结构安全。（3分）（20分）解：（20分）（5分）与裂纹平行面上的应力：；（5分）（5分）应力强度因子：；（5分）（5分）由最大环向拉应力理论开裂角方程：（5分）得，即开裂角方程；（5分）由，得最大外载：（5分）（20分）（20分）解：，平面应力情况，考虑塑性修正后，深埋圆片裂纹的应力强度因子为：（5分）（5分）（5分）（5分）（8分）等效贯