近年来,飞机、轮船失事时有发生。其中,由于机翼断裂、起落架断裂、螺旋桨叶片断裂等断裂问题所引起的事故占了相当大的比重。这些断裂都是因为外在载荷作用在已经由于疲劳产生了裂纹的零部件上,使其裂纹进一步扩张,超过极限,而最终发生的。断裂问题已经给国家财产和人身安全造成了严重的损失。如何防止带有机械载荷的零件和构件产生裂纹,裂纹发生后如何阻止其扩展,一直是我们所关注的一个重要研究课题。 电热止裂是近几年兴起的一个研究课题,现已初具成果,它是利用导电体的裂纹尖端电流的集中和电热效应原理,通过在特定方向向含裂纹的导电薄板内通入瞬间电流的办法,达到止裂的目的。 本文是在以往理论研究的基础上,通过在含有机械载荷的裂纹薄板为出发点,研究裂纹尖端在通电时的应力场,同时用了两种方法进而推导出综合应力强度因子: 第一:从电流出发推导出热应力强度因子和单独外载荷作用下的应力强度因子,使得两个强度因子线性叠加,得到综合应力强度因子。 第二:从应力场出发分别推导出单独机械载荷产生的应力场和单独通电时的应力场,二者叠加获得总的应力场,进而推导出综合应力强度因子。 从而通过和 K1c 相比较可以断定裂纹是否扩张。 本文同时通过把 Ansys 数值模拟和实验研究的结果与理论计算的结果相比较,证明了理论计算的可靠性。本文所研究的适用于工程应用,是一种很有前途的止裂技术。