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在海洋装备构件和各种工程机械设备中,V形切口是广泛存在的,比如齿轮的齿根、阶梯轴的台阶、以及加工部件的退刀槽等。由于切口尖端区域附近应力集中或奇异,很容易引起构件断裂,从而引发事故。目前,对Ⅰ型 V形切口构件脆性断裂问题人们在理论和实验上都进行了充分研究,建立了比较成熟的断裂准则。然而,对于复合 V形切口构件脆性断裂准则的研究相对较少。故而建立一个合理而实用的复合 V形切口构件的断裂准则具有非常重要的工程价值和理论意义。本文所做的主要工作如下: 首先,对V型切口和强度因子研究现状进行了介绍。目前,人们对平面V形切口的研究主要分两种,即应力型断裂准则和能量型断裂准则。应力型断裂准则主要包括应力强度因子准则、最大周向拉应力准则、平均周向应力准则等,能量参数型准则主要包括能量释放率准则、应变能密度准则等,并对这些准则的研究进行了介绍和优缺点进行说明。应力强度因子是反映裂纹尖端附近或 V形切口尖端附近奇异力大小的力学常量,一般来说,在进行断裂安全分析计算时,一方面需要计算结构件的应力强度因子K,它与载荷大小、受载方式、裂纹或切口的几何形状有关;另一方面还需要测定材料的临界强度因子1cK,在用实验测定材料的临界强度因子K1c时,必须首先确定试件的强度因子K标定式,因此,计算各种构件或试件的强度因子K表达式,是分析V形切口的首要任务。 其后,在 V形切口尖端区域的应力场和两个基本假设的基础上,建立了Ⅰ型V形切口、Ⅱ型V形切口以及Ⅰ-Ⅱ复合型V形切口构件脆性断裂的双剪应力断裂准则和体积能密度断裂准则,并对Ⅰ-Ⅱ复合型V形切口的临界应力和开裂角进行了理论预测。 最后,为了检验本文建立的双剪应力准则和体积能密度准则的准确性,采用脆性材料有机玻璃(PMMA)脆性板材进行拉伸破坏试验。一方面,对有机玻璃的力学常量进行了测量,如有机玻璃弹性模量、泊松比、断裂韧度等。另一方面,将有机玻璃板材加工成 V形切口试件,在电子万能试验机上进行拉伸破坏实验。最后把实验测量的临界应力、开裂角与理论预测结果相比较,发现两者很好吻合,这表明本文提出的双剪应力准则和体积能密度准则是有效的。