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破壞力學與疲勞

將疲勞裂縫擴展速率 da/dN 對應力強度因子範圍 ΔK 以雙對數作圖的曲線，下列敘述何者正確？

  1. A中間區域為Paris定律 da/dN = C(ΔK)ᵐ 的直線，ΔK 小於 ΔK_th 時裂縫幾乎不擴展
  2. Bda/dN 與 ΔK 無關而固定，只由裂縫長度與材料的降伏應力決定
  3. CΔK 越大，直線的斜率就變得越小，當最大應力強度因子逐漸接近材料的 K_IC 時，裂縫的擴展就會完全停止下來
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正確答案：A. 中間區域為Paris定律 da/dN = C(ΔK)ᵐ 的直線，ΔK 小於 ΔK_th 時裂縫幾乎不擴展

這條曲線通常分為3個區域。ΔK 接近門檻值 ΔK_th 的低區域中，擴展速率急遽變小，低於 ΔK_th 時裂縫實質上不擴展。中間區域在雙對數下成為直線，可用Paris定律 da/dN = C(ΔK)ᵐ 表示，金屬的指數 m 約為2〜4。在最大應力強度因子 K_max 接近破壞韌性 K_IC 的高區域，速率急遽增加而導致不穩定破壞，因此擴展停止的說法是相反的。ΔK = YΔσ√(πa) 由應力範圍與裂縫長度兩者決定，因此速率並非只由裂縫長度決定。

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