基于Cosserat理论的三维有限元法在断裂力学中的创新应用与发展

一、引言

1.1研究背景与意义

在现代工程领域，材料和结构的断裂问题一直是影响工程安全性与可靠性的关键因素。从航空航天中的飞行器结构，到土木建筑里的大型桥梁与高楼大厦，再到机械制造中的各类零部件，断裂一旦发生，往往会引发严重的事故，造成巨大的人员伤亡和经济损失。例如，航空发动机叶片在高温、高压和高速旋转的恶劣工况下，容易出现裂纹并逐渐扩展，最终导致叶片断裂，这可能引发发动机故障，危及飞行安全；桥梁结构在长期承受车辆荷载、风荷载以及环境侵蚀的作用下，关键部位的裂纹萌生与扩展可能导致桥梁坍塌，严重影响交通运行和公众安全。因此，