作者简介:王海涛(1979-),男(汉族),河北保定人,北京科技大学冶金与生态工程学院,在读研究生。
72A 钢钢丝断裂研究
王海涛,郝 宁,靳庆峰,许中波
(北京科技大学冶金与生态工程学院,北京100083)
摘 要:通过对首钢72A 钢钢丝在拉拔过程中出现的断口进行分析,得出了其断裂主要由夹杂物、偏析及钢丝表面质量引起,并针对不同情况提出了断丝的解决方案。关键词:断丝;72A ;断口;夹杂物;偏析
中图分类号:T G 142.13 文献标识码:A 文章编号:100221043(2005)0620018205
Study on B reaking of Steel Wire 72A
WAN G Hai 2tao ,HAO Ning ,J IN Qing 2feng ,XU Zhong 2bo (School of Metallurgy and Ecological Engineering ,U niversity of Science
&Technology Beijng ,Beijing 100083,China )
Abstract :By way of analysis on t he f ract ure of steel wire 72A during drawing t he wire in t he Capital Steel it ’s concluded t hat t he primary causes to t he fract ure of t he steel are in 2clusions ,segregations and surface quality of t he steel.In light of different conditions so 2lutions to t he wire breaking are p ut forward.
K ey w ords :wire breaking ;72A ;f ract ure ;inclusion ;segregation
钢帘线是与汽车工业相配套的子午胎用必不
可少的金属骨架材料。它能够强化轮胎使其耐磨。但不利因素是增加了轮胎的重量,为了降低轮胎重量,必须用高强度的细丝来满足这个要求。然而钢丝在拉拔过程中经常出现断裂,严重影响了生产效率和产品质量,因此必须找出其断裂原因以便采取相应的措施加以防止和根除[1]。首钢生产72A 钢的工艺过程如图1:
图1 首钢72A 生产工艺
通过如图2的过程使盘条拉拔为钢丝。在拉
拔及捻股过程中,拉拔100km 钢丝,要求断丝不能超过1次,因此对拉丝用盘条提出了很高的质量要求[2]。首钢盘条在钢帘线厂拉拔成<0.35mm 和<0.22mm 的单丝,拉拔过程无断丝和其他异常现象,在捻股过程中,<0.35mm 断丝率为88km/次,<0.22mm 断丝率更高。因此取断丝
样进行了分析研究
。
图2 钢丝拉拔过程示意图
1 研究方法
本试验就72A 钢在从5.5mm 的盘条拉拔至
0.2～0.25mm 的细丝出现的断裂情况作了研
究。通过对断口断面进行电子探针点扫描和面扫描,并对照其形貌找出了断裂的形式和原因。由于扫描电镜只能对Na 原子以后的元素进行扫描,因此不能对C 、O 元素进行扫描。在取样过程中断口由于表面受到污染,因此先对断面进行超声波振荡清洗。但这样容易使断
?81? 2005年 12月 第21卷第6期炼 钢
Steelmaking Dec.2005Vol.21 No.6
面上夹杂物脱落形成夹杂物脱落后的凹槽。
2 试验结果分析
2
.1 由断面形状可以把断面分为3类
第1种断面形状是杯锥状如图3。锥状断口的锥顶常是钢丝断裂的开始部分,而且在该处经常能发现夹杂物的存在。其中a 和e 为断口的杯状部分;b 和d 为锥状部分;c 为b 中锥顶点的光谱图,f 为e 中夹杂物的光谱图。该类断口的主要特点为:
(1)断口外貌呈杯锥形,杯锥底垂直于主应
力,锥形面平行于最大切应力,与主应力成45°角;
(2)断口分为两部分,杯状和锥状部分和平台部分;
(3)在断口上能发现夹杂物;
(4)断口的凹陷处(杯状部分)颜色较浅;(5)偶尔在断口(圆锥与锥基平台之间)上能发现裂纹。
第2种断面断口为平面状如图4。在这种断口上一般存在很明显的缺陷。图中a 、b 、d 为断口形貌,c 为d 中夹杂物能谱图,e 、f 为d 图中局部放大。该类断口的主要特点为
:
图3
杯锥状断口
图4 平面状断口
?
91?第6期王海涛,等:72A 钢钢丝断裂研究
(1)断口总体较平,没有大的突起;
(2)断口没有变形;
(3)断口上有明显缺陷(裂纹
、夹杂、表面缺陷)。
第3种是由于扭断而造成的不规则形状如图5。这种类型的断口表面一般都有裂纹的存在。图中a 为断口表面,b 、c 分别为a 的放大照片。该类断口的主要特点为:
(1)断口上有明显的大裂纹;
(2)裂纹在钢丝扭转过程中得到延伸;(3)裂纹引起分层。
第4种韧窝状断口如图6。a 为断口形貌,b 为局部放大的照片。该类断口的主要特点为:
(1)断面平整;
(2)断面上没有明显缺陷;(3)断面放大后出现韧窝状
。
图5
钢丝扭断的断口
图6 韧窝状断口
2.2 钢丝断裂原因的分析
钢丝拉断主要是由于以下几个原因。2.2.1 钢丝中夹杂物引起断裂
钢丝中非金属夹杂物的存在,破坏了组织的连续性,起到了显微裂纹的作用。当受到外力作用时,在夹杂物的顶端首先产生附加的应力集中,从而引起断裂。在所有夹杂物中不变形夹杂物如三氧化二铝危害最大。同时引起钢丝断裂的夹杂物的临界直径随着距离钢丝中心越远变的越小。有时候夹杂物虽然很小,但距离钢丝表面很近也能够导致钢丝的断裂,如图3e 。从断丝断面的SEM/EDS 分析发现,50%左右的断面上都有异物。
在图4中平面断口上发现了大约40
μm 左右夹杂物脱落后的凹槽,其放大后照片如图7,其成分(见表1)及光谱图如图7。
从放大后照片中韧窝的形状可以看出其断裂方向是从夹杂物处开始的
。
图7 夹杂物脱落后的凹槽以及此处的成分表1 夹杂物脱落后凹槽处成分(质量分数)%
Al Si K Ca Fe 23.19
39.55
26.93
1.26
9.07
在对另一个断口表面进行电子探针面扫描的时候发现了Al 的存在,如图8可以说明该丝的断裂是由于存在Al 2O 3夹杂物,可以看出该夹杂物在锥状断口的锥顶上。
首钢72A 钢盘条中的夹杂物主要有CaO 2SiO 22Al 2O 3和MnO 2SiO 22Al 2O 32种,前者来自于渣中,占大多数;后者为脱氧产物[3]。而减小这2
?02? 炼 钢
第21卷
图8 断丝表面面扫描结果
类夹杂物危害通常用的办法是使其变为变形能力好的塑性夹杂物。主要是通过精炼渣实现的。在文献4中K.Iemvra通过试验对比了4种精炼渣的精炼效果(以下成分均为质量分数)。
A:48%CaO232%Al2O3220%Ca F2;
B:65%CaO218%Al2O3215%CaF2;
C:85%CaO215%CaF2;
D:46%CaO22%Al2O3247%SiO225% CaF2
通过对比发现精炼渣D效果最好,使用这种精炼渣得到的钢水脆性夹杂物数量少,而且夹杂物熔点低。在CaO2Al2O32SiO2相图中位置的下部,化学成分w(SiO2)在5%～10%、w(Al2O3)在43%～47%、w(CaO)在46%～54%的共晶区,熔点低于1400℃。
另外,尽量避免使用Al2O3的耐材,降低铁合金中Al的含量从而减少钢液中铝的来源,进而减少夹杂物中Al2O3的含量。
2.2.2 钢丝偏析引起断裂
偏析使盘条的碳、硫、磷等元素分布不均匀,降低钢的拉伸性能。合金元素的偏析,在快速冷却的条件下提高了马氏体形成的敏感度,马氏体会使盘条局部失去韧性,碳偏析使局部碳含量超过或远远超过共析点成分,连续冷却时会产生厚的网状渗碳体。由于72A属于高碳钢,因此碳偏析是主要问题。当碳偏析严重时,出现的大块状、条状、片状碳化物或硬而且脆的马氏体这些异常碳化物在材料冷变形时,严重地阻塞了位错的移动,致使该处产生应力集中,当应力集中达到一定大小时便会使碳化物开裂,或在碳化物与基体交界处产生裂纹,当裂纹达到失稳定状态尺寸,瞬时产生断裂。硫对钢的热裂纹敏感性有突出的影响,当w(S)大于0.025%时,钢的延性有明显下降。磷会使钢的晶界脆性增加,裂纹敏感性增强。这样,中心偏析明显的线材在进行拉拔时,整体受外力不均匀,首先在心部形成多条裂纹,作为缺口很快导致V形断裂,使拉拔断线,严重时发生脆断。
偏析引起的断裂可能是在开始粗拉的时候产生裂纹在随后的精拉过程中断裂的。钢丝最理想的拉拔组织是均匀的片状索氏体组织。其工艺过程是将钢丝加热至完全均匀稳定的奥氏体,随后在熔融的铅或者其它介质中连续等温冷却而获得。
图9是对断口局部进行的面扫描结果,从中可以看出S、P等元素的偏析情况
。
图9 断口局部的面扫描
降低中心偏析的方法主要是调整工艺参数:降低过热度,降低拉速。同时采用电磁搅拌、轻压下也可以改善中心偏析。
2.2.3 由于钢丝表面质量引起的断裂
当钢丝表面存在裂痕、斑点、点、坑时容易在此处引起应力集中从而导致断裂。在铸坯轧制成盘条后,盘条的运输、放置不当,引起表面微小凹坑等缺陷,在盘条的拉拔过程中容易引起断裂。如图10。
其他原因:非炼钢因素使钢丝的抗拉强度降低。3 结论与建议
通过试验表明钢丝断裂主要是由于以下几个原因造成:
(1)夹杂物引起应力集中,从而使钢丝拉断。在所有原因中该原因占50%左右;
(2)C、S、P等元素的偏析,使钢丝质量不均匀,在应力的作用下形成裂纹,最终引起断裂;
(3)钢丝表面质量不好,由缺陷处开始产生裂
?
1
2
?
第6期王海涛,等:72A钢钢丝断裂研究
图10 钢丝表面质量引起的断口
纹,引起断裂。
建议通过以下途径来减少钢丝断裂:
(1)调节精炼渣成分,控制渣钢反应使生成的夹杂物大多为可变形夹杂,在轧制的过程中能够变形;
(2)控制拉速为2.20m/min ,降低过热度以降低钢坯的偏析,使碳偏析小于1.1;
(3)规范操作制度,对盘条的运输、放置提出高要求,以保证盘条的表面质量。
钢丝断裂在很多情况下并不是由于1种原因
造成的,而是由于几个方面的原因联合造成的
,因此应该通过全面的改进,才能最终减少拉拔及捻股过程中的钢丝断裂。
[参考文献]
[1] 殷 淼,张雅菊.钢丝拉拔自断原因分析[J ].金属制品,
1999,25.
[2]Y.Yamada ,S.Shimazu .Wire Rod for Higher Breaking
Strengt h Steel Cord[J ].Wire Journal International ,1986,(4):53265.[3] 王海涛,靳庆峰,许中波,等.帘线钢中夹杂物的对比[A ].
冶金研究[C].北京:冶金工业出版社,2003.
[4] K.Iemvra ,H.Ichihashi .Steelmaking Process for High 2
Carbon Type Cord Steel [J ].Clean Steel ,1986,(3):1602165.
(收稿日期:2004211204)
(上接第17页)
图4 不同规格、不同时间生产的无缝管指标
管坯穿轧的无缝管内、外折率均明显低于2003年
1～4月的相应指标。图中所示<110～130mm 大规格无缝管属于试生产开发阶段,其外折率过高的原因有待于进一步研究。
2.3 工艺优化前、后的铸坯低倍
优化前、后的铸坯低倍如图5所示。
由图5可知,工艺优化后的铸坯低倍明显好于优化前的铸坯低倍。
a.优化前
b.优化后
图5 铸坯低倍照片
3 结 论
在安钢矩形坯连铸目前生产工艺条件下:
(1)比水量0.8L/kg 的水表在目前工艺条件下可将矩形坯内裂纹控制在较低水平。
(2)拉速对铸坯内部裂纹影响很大,随拉速降低矩形坯内部裂纹指数降低,拉速0.7～0.8m/min 是目前工艺条件下的合理拉速。
(3)20号钢水成分中的碳、锰含量按中上限
控制,硫按下限控制,利于减少铸坯内裂纹。
[参考文献]
[1] 蔡开科,程士富.连续铸钢原理与工艺[M ].北京:冶金工
业出版社,1999.[2] 卢盛意.连铸坯质量[M ].北京:冶金工业出版社,2000.[3] 陈 雷.连续铸钢[M ].北京:冶金工业出版社,1993.
(收稿日期:2004210228)
?22? 炼 钢
第21卷
ICS 77.040.10 Ref. No. ISO 12135:2002/Cor.1:2008(E) ? ISO 2008 – All rights reserved Published in Switzerland INTERNATIONAL STANDARD ISO 12135:2002 TECHNICAL CORRIGENDUM 1 Published 2008-06-01 INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION ? МЕЖДУНАРОДНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ ? ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION Metallic materials — Unified method of test for the determination of quasistatic fracture toughness TECHNICAL CORRIGENDUM 1 Matériaux métalliques — Méthode unifiée d'essai pour la détermination de la ténacité quasi statique RECTIFICATIF TECHNIQUE 1 Technical Corrigendum 1 to ISO 12135:2002 was prepared by Technical Committee ISO/TC 164, Mechanical testing of metals , Subcommittee SC 4, Toughness testing — Fracture (F), Pendulum (P), Tear (T). Page 1, Clause 2 Replace the reference to ISO 7500-1:— with the following: ISO 7500-1, Metallic materials — Verification of static uniaxial testing machines — Part 1: Tension/compression testing machines — Verification and calibration of the force-measuring system Delete the reference to Footnote 1) and the footnote “To be published. (Revision of ISO 7500-1:1999)”. Page 13, Figure 6 Add “(not to scale)”. Move the note from under the title of Figure 6 to above the title. Page 16, Figure 9, Footnote d) Replace “on” with “or” to give d Edge of bend or straight compact specimen.
华电重工机械有限公司 钢丝绳报废标准 g. 弹性减小； h. 外部及内部磨损； i. 外部及内部腐蚀； j. 变形； k. 由于热或电弧造成的损坏。 i.永久伸长的增加率。 所有的检验均应考虑以上各项因素并遵循各自的标准。然而，钢丝绳的损坏往往是由各个因素综合 积累造成的，这就应由 主管人员判别并决定钢丝绳是报废还是继续使用。 对于钢丝绳的损坏，检验人员应弄清钢丝绳的损坏是否由机构上的缺陷所致，如果是这样，应建议在换 新钢丝绳之前消除这缺陷。 断丝的性质和数量 起重机械的总体没汁不允许钢丝绳具有无限长的寿命。 对于6股和8股的钢丝绳，断丝主要发生在外表。 而对于多层绳股的钢丝绳 (典型的多股结构)就不同, 这种钢丝绳断丝大多数发生在内部，因而是“不可见的”断裂。 因此表1和表2考虑了这些因素，因此，当与 GB/T5972-2006 2.5.2 —款中的因素结合起来考虑时，它适 用于各种结构的钢丝绳。 当制订抗扭钢丝绳的报废标准时，应考虑钢丝绳的结构、工作时间及使用方式。钢制滑轮上的抗扭钢丝 绳中断丝根数的控制标准见表 2的规定。 对岀现润滑油以干或发生变质现象的局部绳段应予以特别注意。 钢丝绳使用的安全程度由下列项目判定； a. 断丝的性质和数量； b. 绳端断丝； 断丝的局部聚集； 断丝的增加率； 绳股断裂； 由于绳芯损坏而引起的绳径减小； c. d. e .
注：①d――钢丝绳直径。 ②填充钢丝不能看作承载钢线，因此要从检验数中扣除。多层股钢丝绳仅考虑可见的外层强股。带钢芯的钢丝绳，其绳芯看作内部绳股而不予考虑。 当吊运熔化或赤热金属、酸溶液、爆炸物，易燃物及有毒物品时，上表断丝数应相应减少一半。 绳端断丝 当绳端或其附近岀现断丝时，即使数量很少也表明该部位应力很高，可能是由于绳端安装不正确造成的，应查明损坏原因。如果绳长允许，应将断丝的部位切去重新合理安装。 断丝的局部聚集 如果断丝紧靠一起形成局部聚集，则钢丝绳应报废。如这种断丝聚集在小于6d的绳长范围内，或者 集中在任一支绳股里，那么，即使断丝数比表1表2的数值少，钢丝绳也应予以报废。 断丝的增加率 在某些使用场合，疲劳是引起钢丝绳损坏的主要原因，断丝则是在使用一个时期以后才开始岀现，但断丝数逐渐增加，其时间间隔越来越短。在此情况下，为了判定断丝的增加率，应仔细检验并记录断丝增加情况。判明这个“规律”可用来确定钢丝绳未来报废的日期。 绳股断裂如果岀现整根绳股的断裂，则钢丝绳应报废。表2钢制滑轮上工作的抗扭钢丝绳中断丝根数的控制标准 由于绳芯损坏而引起的绳径减小 当钢丝绳的纤维芯损坏或钢芯（或多层结构中的内部绳股）断裂而造成绳径显著减小时，钢丝绳应报 废。
标题钢丝绳使用和报废标准 第页共2页 1 1 钢丝绳使用注意事项 1.1 使用前检查内容 钢丝绳的磨损、锈蚀、拉伸、弯曲、变形、疲劳、断丝、钢丝绳绳芯露出的程度。 1.2 保养注意事项 1.2.1 钢丝绳的使用期限与使用方法有很大关系，因此应做到按规定使用，禁止拖拉、抛 掷，使用中不准超负荷，不准使钢丝绳发生锐角折曲，不准急剧改变升降速度，避免冲击载荷。 1.2.2 钢丝绳有铁锈和灰垢时，用钢丝刷刷去并涂油。 1.2.3 钢丝绳每使用4个月涂油一次，涂油时最好用热油(50℃左右)浸透绳芯，再擦去多 余的油脂。 1.2.4 钢丝绳盘好后应放在清洁干燥的地方，不得重叠堆置，防止扭伤。 1.2.5 钢丝绳端部用钢丝扎紧或用熔点低的合金焊牢，也可用铁箍箍紧，以免绳头松散。 1.2.6 使用中，钢丝绳表面如有油滴挤出，表示钢丝绳已承受相当大的力量，这时应停止 增加负荷，并进行检查，必要时更换新钢丝绳。 1.2.7 在使用过程中，应注意防止以下情况出现： （1）钢丝绳与电焊线接触。 （2）钢丝绳间直接接触。 （3）钢丝绳与金属尖锐棱角经常摩擦。 （4）钢丝绳从已经破损的滑轮上穿过。 （5）吊装角度超过60o。 （6）在高温物件上使用的钢丝绳，必须采取隔热措施，以防降低强度和寿命。 （7）钢丝绳报废切断时，应有防止绳股散开的措施。 2 钢丝绳报废标准 钢丝绳出现下列情况之一，应予以报废： 2.1 对于交绕的钢丝绳在一个捻距（指任意一个钢丝绳股环绕一周的轴向距离）内的断丝 数达该绳总丝数的10%。 2.2 吊运炽热金属或危险品的钢丝绳，其报废断丝数取一般起重机的一半，如断丝现象集 中发生于局部，或在六倍于钢丝绳直径长度内断丝集中发生在一股上，应按第1项中
第二节材料的韧性及断裂力学简介 一、低应力脆断及材料的韧性 人们在对船舶的脆断、无缝输气钢管的脆断裂缝、铁桥的脆断倒塌、飞机因脆断而失事、石油、电站设备因脆断而发生重大事故的分析中，发现了一些它们的共同特点： 1.通常发生脆断时的宏观应力很低，按强度设计是安全的； 2.脆断事故通常发生在比较低的工作温度环境下； 3.脆断从应力集中处开始，裂纹源通常在结构或材料的缺陷处，如缺口、裂纹、夹杂等； 4.厚截面、高应变速率促进脆断。 由此，人们发现了传统设计思想和材料的性能指标在强度设计上的不足，试图提出新的性能指标和安全判据，找到防止脆断的新的设计方法。 传统的强度设计所依据的性能指标主要为弹性模量E、屈服极限σs、抗拉强度σb，而塑性指标延伸率δ和面收缩率φ在设计中只是参考数据，通常还会考虑应力集中现象，即使如此，设计的安全判据仍不足以防止脆断的发生，这说明材料的强度、塑性、弹性这些性能指标还不能完全反映材料抵抗脆断的发生。经过对众多脆断事故的分析和研究，人们提出了一个便于反映材料抗脆断能力的新的性能指标——韧性，从使脆性材料和韧性材料断裂所消耗的能量不同，归纳出韧性的定义为：所谓韧性是材料从变形到断裂过程中吸收能量的太小，它是材料强度和塑性的综合反映。 例如图l-2为球墨铸铁和低碳钢的拉伸曲线，可以用拉伸曲线下的面积来表示材料的韧性，即 图中可见，虽然球墨铸铁的抗拉强度σb比低碳钢高，但其断裂时的塑性应变εp确远较低碳钢小，综合起来看，低碳钢的韧性高。 图1-2 球铁和低碳钢拉伸曲线表示的韧性 材料的韧性可用实验的方法测试和判定。应用较早和较广泛的是缺口冲击试验，这种方法已经规范化。具体方法是将图1-3所示的缺口试样用专用冲击试验机施加冲击载荷，使试 样断裂，用冲击过程中吸收的功除以断口面积，所得即为材料的冲击韧性，以αk表示，单位为J/cm^2。目前国际上多用夏氏V型缺口试样，我国多用U型缺口试样。由于缺口冲击
电梯钢丝绳断丝原因及改进措施 摘要：电梯在运行过程中，钢丝绳经常会出现早期断丝、断股的现象，这直接影响电梯的运行安全。因此，我们有必要探讨一下引起电梯早期钢丝绳断丝、断股的主要原因。 关键词：电梯钢丝绳断丝改进措施 随着经济建设的快速发展，电梯应用越来越广泛。电梯使用一定时间后，曳引钢丝绳会出现缺油现象，应对钢丝绳表面进行再润滑。如果钢丝绳缺油，则容易使钢丝绳生锈，以及与绳轮槽之间产生干摩擦，从而严重磨损绳槽和钢丝绳。同时，维保过程中必须经常调整钢丝绳的张力，确保各绳之间张力均匀，以利于提高钢丝绳的使用寿命。随着电梯使用数量的增加，电梯的事故也逐渐增多，电梯安全已引起人们的普遍关注。钢丝绳是影响到电梯安全的重要部件，钢丝绳的断丝、断股现象严重影响到电梯的使用寿命，同时影响到电梯的使用安全。 一、电梯钢丝绳检查 钢丝绳是影响到电梯安全的重要部件，钢丝绳状况的好坏直接影响到电梯的使用安全，当钢丝绳断丝、断股后对钢丝绳做如下常规检查：断股、断丝的根数及部位。案例（以下以此案例进行说明）新装客梯，钢丝绳有一处断股，断口整齐、光亮，其余各处无断丝，故未采用钢丝绳探伤仪对钢丝绳探伤。用游标卡尺测量钢丝绳公称直径减少量小于7%，钢丝绳表面无明显外部磨损现象。钢丝绳润滑、清洁状况良好，无锈蚀现象。绳头及其组合无异常情况。钢丝绳卧入绳槽情况良好，绳槽表面光滑，经深度卡尺测量钢丝绳卧入槽内深度基本一致。 二、钢丝绳断丝原因分析及判断 钢丝绳非正常磨损导致断丝、断股现象的可能原因主要有以下几点： 1.曳引绳张力偏差过大 现场检验人员用钢丝绳测力计测量几根钢丝绳的张力偏差并进行计算，发现5根钢丝绳的张力基本均匀，且与平均值偏差都不大于5%，故排除此原因造成钢丝绳断股。 2.曳引机曳引条件设计不合理 为保证设计要求的曳引能力，在当量摩擦因数不变的情况下应增加曳引绳与曳引轮的包角。该电梯使用的是无齿轮曳引机，钢丝绳公称直径为10mm，为了提供足够的曳引能力，电梯设计为复绕形式以增大包角，钢丝绳在曳引轮上需要多次正反方向弯折及缠绕，大大影响了钢丝绳的寿命，同时对钢丝绳的强度、韧性、抗弯曲性能等提出了更高的要求。针对本案例，由于电梯为新装客梯，使用
这里介绍几种常见规格的钢丝绳的破断拉力计算方法 钢丝绳属性典型规格型号钢丝绳破断拉力计算公式 点接触6*7-FC F（破断拉力）=直径*直径*1670/1000*0.33= KN 6*7-IWS F（破断拉力）=直径*直径*1670/1000*0.36= KN 6x37-FC F（破断拉力）=直径*直径*1670/1000*0.29= KN 6*19-FC F（破断拉力）=直径*直径*1670/1000*0.3= KN 6*19-iws F（破断拉力）=直径*直径*1670/1000*0.33= KN 6x37-iwrc F（破断拉力）=直径*直径*1670/1000*0.32= KN 电梯钢丝绳-线接触8x19s F（破断拉力）=直径*直径*1670/1000*0.29= KN 多层股线接触18x19S F（破断拉力）=直径*直径*1670/1000*0.339= KN 点接触捆绑用6x12-7FC F（破断拉力）=直径*直径*1670/1000*0.28= KN 线接触打井6x36SW-FC 麻芯F（破断拉力）=直径*直径*1770/1000*0.33 = KN 线接触6x36SW-IWRC 钢芯F（破断拉力）=直径*直径*1770/1000*0.36= KN 面接触及线接触6K*36SW-FC 麻芯 面接触及线接触6K*36SW-IWRC 钢芯 多层股18*7 F（破断拉力）=直径*直径*1770/1000*0.327= KN 19x7 35W*7 18*19S F（破断拉力）=直径*直径*1770/1000*0.318= KN 常见型号钢丝绳破断拉力计算公式 日期:2014-01-14 点击： 364 次 常见型号钢丝绳破断拉力计算公式 类别钢丝绳结构破断拉力计算公式 单股（点接触）1×7 直径×直径×钢丝抗拉强度×0.54÷1000=kn÷9.8=吨1×19 直径×直径×钢丝抗拉强度×0.53÷1000=kn÷9.8=吨1×37 直径×直径×钢丝抗拉强度×0.49÷1000=kn÷9.8=吨 多股（点接触）6×7+fc 直径×直径×钢丝抗拉强度×0.332÷1000=kn÷9.8=吨 7×7 直径×直径×钢丝抗拉强度×0.359÷1000=kn÷9.8=吨 6×19+fc, 6×19(钢芯) 直径×直径×钢丝抗拉强度×0.307(0.332)÷1000=kn÷9.8=吨6×37+fc, 6×37(钢芯) 直径×直径×钢丝抗拉强度×0.295(0.319)÷1000=kn÷9.8=吨 多层股 不旋转钢丝绳18×7、18×19s 直径×直径×钢丝抗拉强度×0.31÷1000=kn÷9.8=吨18×7(钢芯)、直径×直径×钢丝抗拉强度×0.328÷1000=kn÷9.8=吨
2007断裂力学考试试题 B 卷答案 一、简答题（本大题共5小题，每小题6分，总计30分） 1、（1）数学分析法:复变函数法、积分变换；（2）近似计算法：边界配置法、有限元法；（3）实验标定法：柔度标定法；（4）实验应力分析法：光弹性法. 2、假定：（1）裂纹初始扩展沿着周向正应力θσ为最大的方向；（2）当这个方向上的周向正应力的最大值max ()θσ达到临界时,裂纹开始扩展. 3、应变能密度:r S W = ，其中S 为应变能密度因子，表示裂纹尖端附近应力场密度切的强弱程度。 4、当应力强度因子幅值小于某值时，裂纹不扩展，该值称为门槛值。 5、表观启裂韧度，条件启裂韧度，启裂韧度。 二、推导题（本大题10分） D-B 模型为弹性化模型，带状塑性区为广大弹性区所包围，满足积分守恒的诸条件。 积分路径：塑性区边界。 AB 上：平行于1x ，有s T dx ds dx σ===212,,0 BD 上：平行于1x ，有s T dx ds dx σ-===212,,0 5分 δ σσσσΓ s D A s D B s B A s BD A B i i v v v v dx x u T dx x u T ds x u T Wdx J =+=+-=??-??-=??-=???)()(1 122112212 5分 三、计算题（本大题共3小题，每小题20分，总计60分） 1、利用叠加原理:微段→集中力qdx →dK = Ⅰ ?0 a K =?Ⅰ 10分 A
令cos cos x a a θθ==,cos dx a d θθ= ?111sin () 10 cos 22(cos a a a a a K d a θθθ--==Ⅰ 当整个表面受均布载荷时,1a a →. ?12()a a K -==Ⅰ 10分 2、边界条件是周期的: a. ,y x z σσσ→∞==. b.在所有裂纹内部应力为零.0,,22y a x a a b x a b =-<<-±<<±在区间内 0,0y xy στ== c.所有裂纹前端y σσ> 单个裂纹时 Z = 又Z 应为2b 的周期函数 ?sin z Z πσ= 10分 采用新坐标:z a ξ=- ?sin ()a Z π σξ+= 当0ξ→时,sin ,cos 1222b b b π π π ξξξ== ?sin ()sin cos cos sin 22222a a a b b b b b π π π π π ξξξ+=+ cos sin 222a a b b b π π π ξ= + 222 2[sin ()]( )cos 2 cos sin (sin )2222222a a a a a b b b b b b b π π π π π π π ξξξ+=++
金属材料的断裂 金属在外加载荷的作用下，当应力达到材料的断裂强度时，发生断裂。断裂是裂纹发生和发展的过程。 1. 断裂的类型 根据断裂前金属材料产生塑性变形量的大小，可分为韧性断裂和脆性断裂。韧性断裂：断裂前产生较大的塑性变形，断口呈暗灰色的纤维状。脆性断裂：断裂前没有明显的塑性变形，断口平齐，呈光亮的结晶状。韧性断裂与脆性断裂过程的显著区别是裂纹扩散的情况不同。 韧性断裂和脆性断裂只是相对的概念，在实际载荷下，不同的材料都有可能发生脆性断裂；同一种材料又由于温度、应力、环境等条件的不同，会出现不同的断裂。 2. 断裂的方式 根据断裂面的取向可分为正断和切断。正断：断口的宏观断裂面与最大正应力方向垂直，一般为脆断，也可能韧断。切断：断口的宏观断裂面与最大正应力方向呈45°，为韧断。 3. 断裂的形式 裂纹扩散的途径可分为穿晶断裂和晶间断裂。穿晶断裂：裂纹穿过晶粒内部，韧断也可为脆断。晶间断裂：裂纹穿越晶粒本身，脆断。 4. 断口分析 断口分析是金属材料断裂失效分析的重要方法。记录了断裂产生原因，扩散的途径，扩散过程及影响裂纹扩散的各内外因素。所以通过断口分析可以找出断裂的原因及其影响因素，为改进构件设计、提高材料性能、改善制作工艺提供依据。断口分析可分为宏观断口分析和微观断口分析。 （1）宏观断口分析 断口三要素：纤维区，放射区，剪切唇。纤维区：呈暗灰色，无金属光泽，表面粗糙，呈纤维状，位于断口中心，是裂纹源。放射区：宏观特征是表面呈结晶状，有金属光泽，并具有放射状纹路，纹路的放射方向与裂纹扩散方向平行，而且这些纹路逆指向裂源。剪切唇：宏观特征是表面光滑，断面与外力呈45°，位于试样断口的边缘部位。 （2）微观断口分析（需要深入研究） 5. 脆性破坏事故分析 脆性断裂有以下特征： （1）脆断都是属于低应力破坏，其破坏应力往往远低于材料的屈服极限。（2）一般都发生在较低的温度，通常发生脆断时的材料的温度均在室温以下20℃。（3）脆断发生前，无预兆，开裂速度快，为音速的1/3。（4）发生脆断的裂纹源是构件中的应力集中处。
电梯曳引钢丝绳断丝断股的原因分析 随着电梯的提升速度越来愈快，对配套在电梯上的钢丝绳质量要求也越来越高。电梯在运行过程中，钢丝绳经常会出现早期断丝、断股现象，这直接影响电梯的安全运行。 1、捻制质量在钢丝绳的生产过程中，捻制质量是关键，如果控制不好，就容易出现质量异议。如绳芯直径的均匀度直接影响钢丝绳直径的稳定性，绳芯直径一旦出现较大偏差，就会导致局部钢丝绳直径产生较大的公差，电梯在运行过程中，绳径粗的位置，容易与绳轮之间形成不规则的磨损，出现早期疲劳磨损断丝再断股。 2、运输保管 a、在运输过程中，使用铲车装卸时，如果铲刀铲倒钢丝绳，就会造成钢丝绳局部损伤变形，损伤部位的钢丝机械性能就会降低。如果损伤的钢丝绳装上电梯，经过短期运行后，会出现早期断丝、断股的现象。 b、钢丝绳存放在工地，如果保管不善，一旦受到雨水的浸泡或沾上工地上的水泥、沙浆等杂物，会使钢丝绳
受到腐蚀，腐蚀部分的表面钢丝的机械性能大大降低。将这样的钢丝绳装上电梯后，会出现早期疲劳断丝、断股，缩短钢丝绳的使用寿命。 3、现场安装 a、由于现在电梯绕绳比为2:1的比较多，曳引钢丝绳需要绕过轿顶轮、曳引轮、导向轮、对重轮等多个绳轮，如果在放绳过程中操作不当，会导致钢丝绳出现局部损伤(如起扭、打结、被其他尖锐物刮切等)，损伤部位的钢丝绳强度就会降低。如果装在电梯上，会出现早期断丝、断股的现象。 b、安装现场焊接构件时，如果电焊渣溅到钢丝绳上，会造成钢丝绳表面钢丝受到灼伤，灼伤后的钢丝绳装上电梯也会引起钢丝绳出现早期断丝、断股。 c、如果绳轮槽内有异物(电梯安装时留下的)，高速运行中的钢丝绳某点被该异物硌到后，该点的一根或多根钢丝可能会受到损伤，损伤部位的钢丝扭转性能受到影响。随着电梯运行的次数增加，被异物硌过的钢丝损伤也会越严重，经过一定时间后会出现断丝断股的现象。 d、曳引轮、导向(反绳)轮之间的位置差异也是一个原因。如果机房内的曳引轮与导向(反绳)轮的平行度和垂直度都超过标准规定的1mm和0.5mm时，会引起钢丝绳与轮槽之间产生侧磨。这不但损坏轮槽，更会造成钢丝绳出现早期磨损断丝、断股。 e、“三分之二理论”也是一根原因。现场曳引绳早期断丝、断股的位置绝大多数出现在电梯提升高度2/3处的对重侧钢丝绳上(人站在轿顶检查)，这个位置正好是电梯安装时，曳引绳放到下面经过对重轮穿头打弯的位置。如果上下配合不好，曳引钢丝绳很容易在该处产生扭结，从而导致钢丝绳局部受到损伤变形。变形后的钢丝绳表面钢丝的机械性能损失较大，经过运行，短时间内很日很容易出现断丝、断股的现象。 4、张力问题电梯安装完成后，要求曳引绳之间的张力调整到互差值不大于5%，但是对于曳引比为2:1的电梯，很难达到该要求，很容易使得各绳之间受力不均。在此情况下，张力大的绳，容易首先出现疲劳断丝，张力小的钢丝绳则容易在绳槽内打滑、打滚、振动，造成绳与轮之间产生偏磨进而产生磨损断丝。 5、维护保养电梯使用一定时间后，曳引钢丝绳会出现缺油现象，应对钢丝绳表面进行再润滑。如果钢丝绳缺油，则容易使钢丝绳生锈，以及与绳轮槽之间产生干摩擦，从而严重磨损绳槽盒钢丝绳。同时，维保过程中必须经常调整钢丝绳的张力，确保各绳之间张力均匀，以利于提高钢丝绳的使用寿命。
断裂力学习题 一、问答题 1、什么是裂纹？ 2、试述线弹性断裂力学的平面问题的解题思路。 3、断裂力学的任务是什么？ 4、试述可用于处理线弹性条件下裂纹体的断裂力学问题两种方法： 5、试述I 型裂纹双向拉伸问题中的边界条件，如何根据该边界条件确定一复变函数，并由此构成应力函数，最后写出问题的解。 6、什么是应力场强度因子K1？什么是材料的断裂韧度K1C？对比单向拉伸条件下的应力及断裂强度极限b，，说明K1与K1C 的区别与联系？ 7、在什么条件下应力强度因子K 的计算可以用叠加原理 8、试说明为什么裂纹顶端的塑性区尺寸平面应变状态比平面应力状态小？ 9、试说明应力松驰对裂纹顶端塑性区尺寸有何影响。 10、K 准则可以解决哪些问题？ 11、何谓应力强度因子断裂准则？线弹性断裂力学的断裂准则与材料力学的强度条件有何不同？ 12、确定K 的常用方法有哪些？ 13、什么叫裂纹扩展能量释放率？什么叫裂纹扩展阻力？ 14、从裂纹扩展过程中的能量变化关系说明裂纹处于不稳定平衡的条件是什么？ 15、什么是格里菲斯裂纹？试述格氏理论。 16、奥罗万是如何对格里菲斯理论进行修正的？ 17、裂纹对材料强度有何影响？ 18、裂纹按其力学特征可分为哪几类？试分别述其受力特征 19、什么叫塑性功率？ 20什么是G 准则？ 21、线弹性断裂力学的适用范围。 22、“小范围屈服”指的是什么情况？线弹性断裂力学的理论公式能否应用？如何应用？ 23、什么是Airry 应力函数？什么是韦斯特加德( Westergaard)应力函数？写出
Westergaard应力函数的形式，并证明其满足双调和方程。
钢丝绳总断面积这个话题在钢丝绳的日常使用中接触的不多，其实这也是检验钢丝绳质量的一个关键因素，这直接关系到钢丝绳的破断拉力，总断面积不达标意味着钢丝的直径存在问题。 在国标规定中明确规定： 不合格钢丝绳的断面积与钢丝总断面积之比达到6%，不得用做升降人员；达到10%不得用做升降物料； 不合格钢丝的断面积与钢丝总断面积之比达到25%该钢丝绳必须更换； 各种股捻钢丝绳在1个捻距内断丝面积与钢丝绳总断面积之比达到下列数值时，必须更换： （1）升降人员或升降人员和物料用的钢丝绳为5%； （2）专为升降物料用的钢丝绳，平衡钢丝绳、防坠器的制动钢丝绳（包括缓冲绳）和兼做运人的钢丝绳牵引的带式输送机的钢丝绳为10%； （3）罐道钢丝绳为15%； （4）提升钢丝绳或制动钢丝绳直径减少量为10%；必须更换（5）罐道钢丝绳直径减少量为15%；必须更换
汇鑫公司将计算钢丝绳总断面积的方法做了总结，供大家参考，欢迎提出宝贵意见。 计算钢丝绳的总断面积其实就是计算钢丝绳截面的可见面积，钢丝之间的空隙不应计入总断面积之内， 通俗的说也就是起作用的所有钢丝的横截面积，我们用 6*19+FC-18.5mm为例来简单分析一下。 首先我们要了解6*19+FC的结构，6股每股19根钢丝， 6*19类常见的配丝标准就是直径÷15.5，得出结果≈1.2这是外层丝的直径， 按照规定中心丝为外层丝直径的1.1倍，为≈1.3， 钢丝绳产品生产许可证检验项目及判定标准中规定，中心丝未加粗会影响钢丝绳产品的质量评分标准， 有了钢丝直径，我们计算的时候就简单多了。 先计算1.2的外层丝，直径1.2，面积就是0.6*0.6*3.14约等于1.13，
2007年11月第2卷 第4期 失效分析与预防 N ove m ber ,2007V o.l 2,N o .4 [收稿日期] 2007年2月26日 [修订日期] 2007年3月28日 [作者简介] 郭峰(1982年-),男,硕士研究生,主要从事金属材料方面的研究。 断裂韧度与钢组织性能的关系 郭 峰,李 志 (北京航空材料研究院,北京 100095) [摘 要] 本文阐述了断裂韧度与材料本征因素和基本力学性能的关系。合金成分、微量元素、夹杂物和第二相、显微组织与晶粒度是控制断裂韧度的关键因素,提出了改善断裂韧度的一些思路和方法,如改善晶界状态、细化晶粒尺寸、控制夹杂物的含量、变性变质夹杂物、改善材料组织结构都能改善材料的断裂韧。断裂韧度既是强度、塑性、冲击韧性的综合反映,同时具有独立的力学意义,断裂韧度与材料力学性能之间的关系使经济、有效地预测断裂韧度成为可能。[关键词] 断裂韧度;材料因素;力学性能 [中图分类号] O346.1 [文献标识码] A [文章编号] 1673-6214(2007)04-0059-06 Correl ation between K I C and M icrostructure and Properties of Steels GUO Feng ,LI Zhi (B eijing Institute of A eronauticalM aterials ,B ei j i ng 100095,Ch i na) Abstrac t :In t h i s paper ,the re l ations a m ong fract ure t oughness ,the essential factors and the basic m echan i ca l properti es of the m ater i a ls are i ntroduced .The key factors o f a ffecti ng t he facture toughness a re all oy com ponent ,m icro ele m ent ,i nclus i ons ,the second phases ,m i crostructure and the g ra i n size .Som e thoughts and me t hods tha tm ay i m prove t he fracture toughness o f the ma -ter i a l s are put f o r w ard ,for exa m ple ,am end i ng the state of the g ra i n i nte rface ,m aki ng t he gra i n size s m a l,l controlling t he con -tent o f t he i nclusi ons ,chang i ng the i ncl usion estate ,i m prov i ng the m ater i a lm icrostruct ure and so on .F rac t ure t oughness is not on l y t he i nteg rated refl ection of streng t h ,plasti c and i m pact toughness o f the m ater i a ls ,but a lso a spec ialty mechan i ca l property .T he relation bet ween the fracture toughness and o t her m echanical properti es m ake it possi ble to forecast the fracture toughness e -conom i ca lly and effec tive l y . K ey word s :fract u re t oughness ;m ate rials factors ;mechan i ca l property 1 引言 金属材料的失效是由于材料表面或内部裂纹(群)的萌生和扩展,随着裂纹的扩展,裂纹前端 的应力强度因子将达到临界应力强度因子,即材料的 断裂韧度 ,裂纹将迅速扩展而导致材料抵抗断裂的能力下降和丧失。因此,研究断裂韧度的影响因素,对于失效分析和预防有重要意义。 Griffth 于1920年根据能量原理提出的断裂准则表明:当裂纹扩展释放的能量超过了相同裂纹增量所需的表面能时,裂纹将失稳扩展。30年 后,O ro w an 通过对金属材料裂纹扩展的研究,指出裂纹扩展尖端产生一个塑性区。因此,在G rif-f th 判据基础上,提出塑性功和表面能成为裂纹失稳扩展的阻力。众所周知,实际材料总是不可避免地带有裂纹缺陷或容易产生裂纹缺陷,这样,在设计材料时必须考虑已具有裂纹的条件下的力学性能指标即断裂韧度。平面应变断裂韧度K I C 是在断裂力学的基础上建立起来的表征实际含裂纹构件抵抗裂纹失稳扩展的力学性能指标,其物理意义表示平面应变临界强度因子,即平面应变条件下,构件在静载荷作用下裂纹开始失稳扩展的K I (张开型裂纹的临界应力强度因子)。
断裂力学与断裂韧性 3.1 概述 断裂是工程构件最危险的一种失效方式，尤其是脆性断裂，它是突然发生的破坏，断裂前没有明显的征兆，这就常常引起灾难性的破坏事故。自从四五十年代之后，脆性断裂的事故明显地增加。例如，大家非常熟悉的巨型豪华客轮－泰坦尼克号，就是在航行中遭遇到冰山撞击，船体发生突然断裂造成了旷世悲剧！ 按照传统力学设计，只要求工作应力σ小于许用应力[σ]，即σ<[σ], 就被认为是安全的了。而[σ]，对塑性材料[σ]=σ s /n，对脆性材料[σ]=σ b /n， 其中n为安全系数。经典的强度理论无法解释为什么工作应力远低于材料屈服强度时会发生所谓低应力脆断的现象。原来，传统力学是把材料看成均匀的，没有缺陷的，没有裂纹的理想固体，但是实际的工程材料，在制备、加工及使用过程中，都会产生各种宏观缺陷乃至宏观裂纹。 人们在随后的研究中发现低应力脆断总是和材料内部含有一定尺寸的裂纹相联系的，当裂纹在给定的作用应力下扩展到一临界尺寸时，就会突然破裂。因为传统力学或经典的强度理论解决不了带裂纹构件的断裂问题，断裂力学就应运而生。可以说断裂力学就是研究带裂纹体的力学，它给出了含裂纹体的断裂判据，并提出一个材料固有性能的指标——断裂韧性，用它来比较各种材料的抗断能力。 3.2 格里菲斯(Griffith)断裂理论 3.2.1 理论断裂强度
金属的理论断裂强度可由原子间结合力的图形算出，如图3-1。图中纵坐标表示原子间结合力，纵轴上方 为吸引力下方为斥力，当两原子间 距为a即点阵常数时，原子处于平 衡位置，原子间的作用力为零。如 金属受拉伸离开平衡位置，位移越 大需克服的引力越大，引力和位移 的关系如以正弦函数关系表示，当 位移达到X m 时吸力最大以σ c 表示， 拉力超过此值以后，引力逐渐减小， 在位移达到正弦周期之半时，原子间的作用力为零，即原子的键合已完全破坏， 达到完全分离的程度。可见理论断裂强度即相当于克服最大引力σ c 。该力和位移的关系为 图中正弦曲线下所包围的面积代表使金属原子完全分离所需的能量。分离后形成两个新表面，表面能为。 可得出。 若以=，=代入，可算出。 3.2.2 格里菲斯(Griffith)断裂理论 金属的实际断裂强度要比理论计算的断裂强度低得多，粗略言之，至少 低一个数量级，即 。 陶瓷、玻璃的实际断裂强度则更低。
钢丝绳使用和报废标准 一、钢丝绳使用注意事项 （一）使用前检查内容 钢丝绳的磨损、锈蚀、拉伸、弯曲、变形、疲劳、断丝、钢丝绳绳芯露出的程度。 （二）保养注意事项 1. 钢丝绳的使用期限与使用方法有很大关系，因此应做到按规定使用，禁止拖拉、抛掷，使用中不准超负荷，不准使钢丝绳发生锐角折曲，不准急剧改变升降速度，避免冲击载荷。 2. 钢丝绳有铁锈和灰垢时，用钢丝刷刷去并涂油。 3. 钢丝绳每使用4个月涂油一次，涂油时最好用热油(50℃左右)浸透绳芯，再擦去多余的油脂。 4. 钢丝绳盘好后应放在清洁干燥的地方，不得重叠堆置，防止扭伤。 5. 钢丝绳端部用钢丝扎紧或用熔点低的合金焊牢，也可用铁箍箍紧，以免绳头松散。 6. 使用中，钢丝绳表面如有油滴挤出，表示钢丝绳已承受相当大的力量，这时应停止增加负荷，并进行检查，必要时更换新钢丝绳。 7. 在使用过程中，应注意防止以下情况出现： （1）钢丝绳与电焊线接触。 （2）钢丝绳间直接接触。 （3）钢丝绳与金属尖锐棱角经常摩擦。
（4）钢丝绳从已经破损的滑轮上穿过。 （5）吊装角度超过60o。 （6）在高温物件上使用的钢丝绳，必须采取隔热措施，以防降低强度和寿命。 （7）钢丝绳报废切断时，应有防止绳股散开的措施。 二、钢丝绳报废标准 钢丝绳出现下列情况之一，应予以报废： 1. 对于交绕的钢丝绳在一个捻距（指任意一个钢丝绳股环绕一周的轴向距离）内的断丝数达该绳总丝数的10%。 2. 吊运炽热金属或危险品的钢丝绳，其报废断丝数取一般起重机的一半，如断丝现象集中发生于局部，或在六倍于钢丝绳直径长度内断丝集中发生在一股上，应按第1项中所规定的一半即可报废。 3. 钢丝绳表面层钢丝腐蚀或磨损达表面原丝径的40%。 4. 钢丝绳有明显的内部腐蚀。 5. 钢丝绳直径减少量达7%。 6. 钢丝绳与铝合金接头部位有裂纹或滑移变形；插编钢丝绳索具插编部位有严重抽脱；浇铸钢丝绳锚具与钢丝绳连接处有位移，发生抽脱现象。 7. 钢丝绳表面有磨损或腐蚀，又有一定数量的断丝，断丝数应在第1项或第2项的规定上乘以折减系数后判定：当磨损或腐蚀率分别在10%、15%、20%、30%-40%时，折减系数对应85%、75%、70%、60%、50%。 8. 整股断裂或烧坏。
钢丝绳报废标准 摘自《起重机械用钢丝绳检验和报废实用规范》（GB5972—86） 2．5 报废标准 2．5．1 断丝的性质和数量 起重机械的总体设计不允许钢丝绳具有无限长的寿命。 对于6股和8股的钢丝绳，断丝主要发生在外表。而对于多层绳股的钢丝绳（典型的多股结构）就不同，这种钢丝绳断丝大多数发生在内部，因而是“不可见的”断裂。 下表考虑了这些因素，因此，当与2.5.2~2.5.11款中的因素结合起来考虑时，它适用于各种结构的钢丝绳。 断丝数
注：1．d——钢丝绳直径。 2．填充钢丝不能看做承载钢丝，因此要从检验数中扣除。多层股钢丝绳仅考虑可见的外层绳股。带钢芯的钢丝绳，其绳芯看做内部绳股而不予考虑。 当吊运熔化或赤热金属、酸溶液、爆炸物、易燃物及有毒物品时，上表断丝数应相应减少一半。 2．5．2 绳端断丝 当绳端或其附近出现断丝时，即使数量很少也表明该部位应力很高，可能是由于绳端安装不正确造成的，应查明损坏原因。如果绳长允许，应将断丝的部位切去重新合理安装。 2．5．3 断丝的局部聚集 如果断丝紧靠一起形成局部聚集，则钢丝绳应报废。如这种断线聚集在小于6d 的绳长范围内，或者集中在任一支绳股里，那么，即使断丝数比表列的数值少，钢丝绳也应予报废。 2．5．4 断丝的增加率 在某些使用场合，疲劳是引起钢丝绳损坏的主要原因，断丝则是在使用一个时期以后才开始出现，但断丝数逐渐增加，其时间间隔越来越短。在此情况下，为了判定断丝的增加率，应仔细检验并记录断丝增加情况。判明这个“规律”可用来确定钢丝绳未来报废的日期。
2．5．5 绳股断裂 如果出现整根绳股的断裂，则钢丝绳应报废。 2．5．6 由于绳芯损坏而引起的绳径减小 当钢丝绳的纤维芯损坏或钢芯（或多层结构中的内部绳股）断裂而造成绳径显著减小时，钢丝绳应报废。 微小的损坏，特别是当所有各绳股中应力处于良好平衡时，用通常的检验方法可能是不明显的。然而这种情况会引起钢丝绳的强度大大降低。所以，有任何内部细微损坏的迹象时，均应对钢丝绳内部进行检验予以查明。一经证实损坏，则该钢丝绳就应报废。 2．5．7 弹性减小 在某些情况下（通常与工作环境有关），钢丝绳的弹性会显著减小，若继续使用则是不安全的。 钢丝绳的弹性减小是较难发觉的，如检验人员有任何怀疑，则应征询钢丝绳专家的意见。然而，弹性减小通常伴随下述现象： a．绳径减小； b．钢丝绳捻距伸长； c．由于各部分相互压紧，钢丝之间和绳股之间缺少空隙； d．绳股凹处出现细微的褐色粉末； e．虽未发现断丝，但钢丝绳明显的不易弯曲和直径减小比起单纯是由于钢丝磨损而引起的也要快得多。这种情况会导致在动载作用下突然断裂，故应立即报废。 2．5．8 外部及内部磨损
第四章金属的断裂韧度 断裂是工程上最危险的换效形式。 特点：（a）突然性或不可预见性；（b）低于屈服力，发生断裂；（c）由宏观裂扩展引起。 ∴工程上，常采用加大安全系数；浪费材料。但过于加大材料的体积，不一定能防止断裂。 ∴发展出断裂力学 断裂力学的研究范畴： 把材料看成是裂纹体，利用弹塑性理论，研究裂纹尖端的应力、应变，以及应变能力分布；确定裂纹的扩展规律；建立裂纹扩展的新的力学参数（断裂韧度）。 主要内容： 含裂纹体的断裂判据。 固有性能的指标—断裂韧性：用来比较材料拉断能力，K IC ,G IC , J IC ,δ C 。 用于设计中： K IC 已知，σ，求a max K IC 已知 , a c 已知，求σ构件承受最大承载能力。 K IC 已知，a已知，求σ。 讨论：K IC 的意义，测试原理，影响因素及应用。 §4-1线弹性条件下的断裂韧度 一、裂纹扩展的基本形式 1、张开型（I型） 2、滑开型（II型） 3）撕开型（III型） 裂纹的扩展常常是组合型，I型的危险性最大 二、应力场强度因子KI和断裂韧度K IC 。 1、裂纹尖端应力场，应力分析 ①应力场 离裂纹尖端为(，)的一点的应力： （应力分量，极座标）
平面应力 σx =0 平面应变 σx =υ（σx +σy ） 对于某点的位移则有 平面应力情况下 位移 平面应变情况时， 上式为平面应变状态，位移分量。 越接近裂纹尖端（即r 越小）精度越高；最适合于r< 金属材料力学性能试验断裂韧度试验 6.2 断裂韧度试验 6.2.1 结构线Construction line 在J-Δa 和δ-Δa 试验记录上画一条线，代表表观裂纹扩展（即裂纹表面的位移量），包括裂纹端钝化 6.2.2 裂纹扩展阻力曲线Crack entension resistance curve R-曲线 δ 或J 与稳定裂纹扩展Δa 的变化 6.2.3 裂纹平面取向Crack plane orientation 按照裂纹平面的法向方向和试验中裂纹预期的扩展方向处理裂纹，对于锻造产品参考其特征晶粒流动方向 6.2.4 裂纹嘴张开位移Crack-mouth opening displacement (CMOD) V 在裂纹开始缺口附近，测量与原始裂纹平面垂直的裂纹平面的相对位移量 6.2.5 裂纹尖端张开位移Crack-tip opening displacement δ 在原始裂纹尖端（即疲劳预裂纹尖端）测量与原始裂纹平面垂直的裂纹平面的相对位移量 6.2.6 临界J Critical J 对应裂纹扩展开始时的J 值 6.2.7 临界δ Critical δ 对应裂纹扩展开始时的δ 值 6.2.8 断裂韧度fracture toughness 准静态单一加载条件下的裂纹扩展阻力的通用术语 6.2.9 J-积分J-integral 与积分路径无关的闭合回路或表面积分，用来表征裂纹前缘周围地区的局部应力-应变场，在塑性效应不可忽视的地方提供能量释放速率，用来表征对应表观裂纹扩展a 时的势能变化 J 与J 积分相当的加载参数，当测定力-加载线位移图时特指裂纹尖端塑性变形不可忽视条件下的断裂 6.2.10 J-R 曲线J-R curve J-Δa 图，在塑性效应不容忽视的地方，用于描述稳定裂纹扩展阻力 6.2.11 最大疲劳应力强度因子Maximum fatigue stress intensity factor Kf金属材料力学性能实验断裂韧度试验
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