《储层地质力学》岩石的能量释放率

讲座系统阐述了断裂力学的基础理论，重点围绕格里菲斯（Griffith）1921年提出的能量平衡模型展开。核心内容包括：通过带裂纹试样的实验发现材料断裂临界应力与裂纹长度平方根（√a）成反比；基于能量守恒原理（外力做功=弹性应变能+表面能），推导出裂纹扩展的临界条件——应变能释放率（G，即单位裂纹扩展释放的能量）必须等于材料产生新表面所需的比表面能（γ）；在平面应变条件下，给出含裂纹体的应变能解析式（含泊松比μ和杨氏模量E），并引入应力强度因子（K）的概念，证明其与G的关系（G=K²(1-μ²)/E）。最后强调K的物理意义：它完全表征裂纹尖端应力场的奇异性（应力分量σ_ij ∝ K/√(2πr) · f(θ)），为预测裂缝扩展轨迹提供理论基础。