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理论的地位:疲劳断裂的深层次理论问题

已有 4040 次阅读 2013-10-12 20:42 |个人分类:生活点滴|系统分类:科研笔记

 

      早在1945年,力学家Clarence Zener 1】就着重论述到:一个杆,在简单拉伸压缩下的破坏并不能由拉压应力本身来作出理论解释,而是必须由某种剪切应力来作出解释。这句话是何含义呢?

      杆的长度变化定义应变,同时有一个拉压应力实测值,由此作出的应力应变曲线不能给出疲劳断裂的信息。因为做为根本原因的“某种剪切应力”没有落脚点。

      到了1980S前后,Subra Suresh 2】把这个剪切应力称为(横)切分解应力,用拉压应力表达出来,引入了一个表征结晶面几何与拉压应力方向的参数作为一个合理的解释。

      但是,切分解应力的公式没有普遍有效性,而且也没有很好的理论系统性支持,从而这条理论路线被忽视了:经典弹塑性理论不能支撑疲劳断裂的机制性研究。也就是说,疲劳断裂的深层次理论问题要求一个更为深刻的力学理论,它应该能够给出用拉压应力表达出的剪切应力(切分解应力)的普遍性理论公式。

      如果一个研究者认真的看待1945-1990的进展,就不会迷恋于建立用拉压应力(应变)作为自变量X,用疲劳断裂特征Y为因变量的研究。这是因为,在力学上,切分解应力Z才是真正的自变量,也就是说:Y=Y(Z)。而Z=Z(X)的关系式是由具体材料的物性(微观结构)决定的。

从而,在数学上,Y=Y(X)关系的建立等同于:1X=X(Z) 方程的建立,2Y=Y(X)=Y[X(Z)]3)如果连切分解应力Z都不引入的话,也就根本不会有3Y=Y(Z)的研究。

      也就是说,疲劳断裂的深层次理论问题如果没有得到重视,单纯的:疲劳参数=应力(或应变)的某个函数, {Y=Y(X)},  类的研究是徒劳无功的。

      事实如何呢?看看【3】也许能得到各自的答案。

 

【1】    Clarence Zener. The Fracture Stress ofSteel, Reviews of Modern Physics, 1945, 17(1), 20-26

【2】    Subra Suresh. Fatigue of Materials, Cambridge, 1998

【3】    王国标,何正嘉,陈雪峰,赖一楠. 机械故障诊断基础研究何去何从”?, 机械工程学报, 2013, 49(1), 63-72

 

 

 



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