T应力对脆性材料初始裂纹起裂角影响研究

为检验和提高MTS准则对线弹性材料复合型裂纹扩展预测的精确性，考虑了T应力在脆性断裂中的作用，建立了广义MTS准则。该准则描述了变量Ⅰ型和Ⅱ型断裂应力强度因子、断裂韧性KⅠ和KⅡ、平行裂纹的应力分量T应力以及临界裂纹扩展区半径对裂纹扩展的影响，对裂纹尖端应力分布的描述更加精确。研究结果表明：考虑T应力后，初始起裂角随裂纹倾角增大呈现先增大后减小的趋势；相比于GMTS准则预测结果，在β>45°时MTS准则预测起裂角偏大，且起裂角对T应力变化更加敏感；而在β>45°时预测结果受T应力变化影响均偏小；对于复合型裂纹，由GMTS准则计算得到的断裂角与传统MTS计算得到的结果区别很大。脆性材料裂纹扩展受到裂纹尖端奇异应力K及常数项T应力的共同控制，通过考虑裂纹尖端Williams级数解高阶项的影响提高了对裂尖应力分布的描述精度。