Физика

Трещина: интенсивность и критический размер

Оценивает коэффициент интенсивности раскрытия трещины и условный критический размер по заданной вязкости разрушения.

ƒбыстрый расчёт
онлайн
Введите данные
Данные не отправляются на сервер
Результат
Коэффициент интенсивности KⅠ8,877853МПа√м
Условный критический размер aс40,6008 мм
Отношение Kc/KⅠ4,5056
Формула

Как считается результат

Для линейно-упругого раскрытия KⅠ=Yσ√(πa), где a в метрах. При постоянном Y уравнение KⅠ=Kc даёт ac=(Kc/(Yσ))²/π. Размер a означает именно параметр используемого решения: для центральной трещины часто половину полной длины, для краевой — её глубину.
Пример с тестовыми данными

Удалённое растягивающее напряжение: 100 МПа; Параметр размера трещины a: 2 мм; Геометрический коэффициент Y: 1,12; Вязкость разрушения для нужного состояния: 40 МПа√м

Коэффициент интенсивности KⅠ: 8,877853147 МПа√м; Условный критический размер aс: 40,60075079 мм; Отношение Kc/KⅠ: 4,505593789
О расчёте

Как пользоваться
калькулятором

Оценивает коэффициент интенсивности раскрытия трещины и условный критический размер по заданной вязкости разрушения.

Для линейно-упругого раскрытия KⅠ=Yσ√(πa), где a в метрах. При постоянном Y уравнение KⅠ=Kc даёт ac=(Kc/(Yσ))²/π. Размер a означает именно параметр используемого решения: для центральной трещины часто половину полной длины, для краевой — её глубину.

  1. 01
    Подготовьте данные

    Используйте исходные величины именно для рассматриваемого случая: удалённое растягивающее напряжение в МПа; параметр размера трещины a в мм; геометрический коэффициент y; вязкость разрушения для нужного состояния в МПа√м.

  2. 02
    Проверьте единицы и условия

    Малое пластическое течение у вершины, режим I и подходящая измеренная вязкость при нужных толщине, температуре и скорости. Не учитывает смешанные моды, остаточные напряжения, пластический коллапс или динамику роста. Калькулятор не разрешает эксплуатацию повреждённой детали.

  3. 03
    Прочитайте результат

    Отношение Kc/KⅠ — индекс выбранного критерия, не полный коэффициент безопасности конструкции. Если Y зависит от a/ширины, обратный расчёт ac с постоянным Y является лишь условной оценкой и требует итерации с соответствующей геометрией.

Подробное объяснение

Как читать результат

Расшифровка показателей, пример вычисления и ограничения метода — без лишних терминов.

01

Что означают результаты

Отношение Kc/KⅠ — индекс выбранного критерия, не полный коэффициент безопасности конструкции. Если Y зависит от a/ширины, обратный расчёт ac с постоянным Y является лишь условной оценкой и требует итерации с соответствующей геометрией.

02

Когда модель применима

Малое пластическое течение у вершины, режим I и подходящая измеренная вязкость при нужных толщине, температуре и скорости. Не учитывает смешанные моды, остаточные напряжения, пластический коллапс или динамику роста. Калькулятор не разрешает эксплуатацию повреждённой детали.

Разбор по шагам

Пример расчёта

Пример 1
Исходные данные
Удалённое растягивающее напряжение: 100 МПа; Параметр размера трещины a: 2 мм; Геометрический коэффициент Y: 1,12; Вязкость разрушения для нужного состояния: 40 МПа√м
Вычисление
Для линейно-упругого раскрытия KⅠ=Yσ√(πa), где a в метрах. При постоянном Y уравнение KⅠ=Kc даёт ac=(Kc/(Yσ))²/π. Размер a означает именно параметр используемого решения: для центральной трещины часто половину полной длины, для краевой — её глубину. Коэффициент интенсивности KⅠ: ((1,12) × (100) × sqrt(π × (2) ÷ 1000)) = 8,877853147 МПа√м. Условный критический размер aс: ((40) ÷ ((1,12) × (100)))^2 ÷ π × 1000 = 40,60075079 мм. Отношение Kc/KⅠ: (40) ÷ ((1,12) × (100) × sqrt(π × (2) ÷ 1000)) = 4,505593789.
Результат
Коэффициент интенсивности KⅠ: 8,877853147 МПа√м; Условный критический размер aс: 40,60075079 мм; Отношение Kc/KⅠ: 4,505593789

Отношение Kc/KⅠ — индекс выбранного критерия, не полный коэффициент безопасности конструкции. Если Y зависит от a/ширины, обратный расчёт ac с постоянным Y является лишь условной оценкой и требует итерации с соответствующей геометрией.

Пример 2
Исходные данные
Удалённое растягивающее напряжение: 200 МПа; Параметр размера трещины a: 2 мм; Геометрический коэффициент Y: 1,12; Вязкость разрушения для нужного состояния: 40 МПа√м
Вычисление
Коэффициент интенсивности KⅠ: ((1,12) × (200) × sqrt(π × (2) ÷ 1000)) = 17,75570629 МПа√м. Условный критический размер aс: ((40) ÷ ((1,12) × (200)))^2 ÷ π × 1000 = 10,1501877 мм. Отношение Kc/KⅠ: (40) ÷ ((1,12) × (200) × sqrt(π × (2) ÷ 1000)) = 2,252796895.
Результат
Коэффициент интенсивности KⅠ: 17,75570629 МПа√м; Условный критический размер aс: 10,1501877 мм; Отношение Kc/KⅠ: 2,252796895

Этот вариант использует другие исходные данные: Удалённое растягивающее напряжение — 200. Отношение Kc/KⅠ — индекс выбранного критерия, не полный коэффициент безопасности конструкции. Если Y зависит от a/ширины, обратный расчёт ac с постоянным Y является лишь условной оценкой и требует итерации с соответствующей геометрией.

Формула и обозначения

Для линейно-упругого раскрытия KⅠ=Yσ√(πa), где a в метрах. При постоянном Y уравнение KⅠ=Kc даёт ac=(Kc/(Yσ))²/π. Размер a означает именно параметр используемого решения: для центральной трещины часто половину полной длины, для краевой — её глубину.

stress — удалённое растягивающее напряжение, единица: МПа.

crack — параметр размера трещины a, единица: мм.

shape — геометрический коэффициент y.

toughness — вязкость разрушения для нужного состояния, единица: МПа√м.

Практическое применение

Оценивает коэффициент интенсивности раскрытия трещины и условный критический размер по заданной вязкости разрушения. Для линейно-упругого раскрытия KⅠ=Yσ√(πa), где a в метрах. При постоянном Y уравнение KⅠ=Kc даёт ac=(Kc/(Yσ))²/π. Размер a означает именно параметр используемого решения: для центральной трещины часто половину полной длины, для краевой — её глубину.

Отношение Kc/KⅠ — индекс выбранного критерия, не полный коэффициент безопасности конструкции. Если Y зависит от a/ширины, обратный расчёт ac с постоянным Y является лишь условной оценкой и требует итерации с соответствующей геометрией.

Частые ошибки

Используйте исходные величины именно для рассматриваемого случая: удалённое растягивающее напряжение в МПа; параметр размера трещины a в мм; геометрический коэффициент y; вязкость разрушения для нужного состояния в МПа√м.

Малое пластическое течение у вершины, режим I и подходящая измеренная вязкость при нужных толщине, температуре и скорости. Не учитывает смешанные моды, остаточные напряжения, пластический коллапс или динамику роста. Калькулятор не разрешает эксплуатацию повреждённой детали.

Источники и допущения

Основание расчёта

Метод, правило или ставка сверены с указанным источником. Последняя проверка этой реализации: 2026-09-30.

MIT / Roylance: введение в механику разрушения ↗
Коротко о главном

Вопросы
и ответы

Что показывает «коэффициент интенсивности kⅰ»?+

Отношение Kc/KⅠ — индекс выбранного критерия, не полный коэффициент безопасности конструкции. Если Y зависит от a/ширины, обратный расчёт ac с постоянным Y является лишь условной оценкой и требует итерации с соответствующей геометрией.

Как проверить расчёт на конкретном примере?+

Удалённое растягивающее напряжение: 100 МПа; Параметр размера трещины a: 2 мм; Геометрический коэффициент Y: 1,12; Вязкость разрушения для нужного состояния: 40 МПа√м. Коэффициент интенсивности KⅠ: 8,877853147 МПа√м; Условный критический размер aс: 40,60075079 мм; Отношение Kc/KⅠ: 4,505593789. Для линейно-упругого раскрытия KⅠ=Yσ√(πa), где a в метрах. При постоянном Y уравнение KⅠ=Kc даёт ac=(Kc/(Yσ))²/π. Размер a означает именно параметр используемого решения: для центральной трещины часто половину полной длины, для краевой — её глубину.

Какие ограничения есть у метода?+

Малое пластическое течение у вершины, режим I и подходящая измеренная вязкость при нужных толщине, температуре и скорости. Не учитывает смешанные моды, остаточные напряжения, пластический коллапс или динамику роста. Калькулятор не разрешает эксплуатацию повреждённой детали.

Можно ли изменить исходные данные и сравнить варианты?+

Да. Отношение Kc/KⅠ — индекс выбранного критерия, не полный коэффициент безопасности конструкции. Если Y зависит от a/ширины, обратный расчёт ac с постоянным Y является лишь условной оценкой и требует итерации с соответствующей геометрией. Сравнивайте варианты в одинаковых единицах и при неизменных допущениях: Малое пластическое течение у вершины, режим I и подходящая измеренная вязкость при нужных толщине, температуре и скорости. Не учитывает смешанные моды, остаточные напряжения, пластический коллапс или динамику роста. Калькулятор не разрешает эксплуатацию повреждённой детали.