断裂

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C小于许用应力［C ］，即c ＜［C ］, 就被认为是安全的了。

而［c ］，对塑性材料［c ］= c s/n，对脆性材料［c ］= c 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，弓I力和位移的关系如以正弦函数关系表示，当位移达到Xm时吸力最大以(T c表示, 拉力超过此值以后，引力逐图3-1原子间结合力随距离变化示意图渐减小，在位移达到正弦周期之半2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。

关于断裂名词解释断裂的意思是什么呢?怎么用断裂来造句?下面是店铺为你整理断裂的意思，欣赏和精选造句，供大家阅览!断裂的意思顾名思义，断裂是指岩层被断错或发生裂开。

据其发育的程度和两侧的岩层相对位错的情况把断裂分为三类。

一类叫劈理，是微细的断裂变动，还没有明显破坏岩石的连续性。

最常见的劈理是在褶曲的核部发育的轴面劈理，常呈扇形(以褶皱轴面为对称轴)。

第二类称节理，是岩层发生了裂开但两盘岩石没有发生明显的相对位移的断裂变动。

按其形成的力学性质，节理可分为张节理和剪切节理。

节理常成组出现，如“X”-形的共轭节理。

如果断裂两盘的岩石已发生了明显的相对位移，则称断层，是最重要的一类断裂。

按两盘相对运动的方向，断层可分为基本的三类;正断层、逆断层和平推断层。

上盘相对下降、下盘相对上升的断层称正断层，断层面倾角一般较陡。

上盘相对上升、下盘相对下降的断层是逆断层，断层面倾角变化较大，从陡倾到近水平。

一系列低角度逆断层组合起来，被冲断的岩片就象屋顶上的瓦片那样一个叠一个，可形象地称为叠瓦状构造。

如果断层两侧的岩石不是沿断层面上下移动而是沿水平方向移动，则称平推断层。

如果把这三类断层与形成的构造应力联系起来，通俗地说，正断层由拉张应力引起，逆断层是挤压应力的结果(故常造成地壳的缩短)，平推断层则与剪切应力有关，其断层面常近直立。

以上讨论的主要是脆性断裂情况，其断裂面是看得见摸得着的。

还有两类断裂的断裂面则是看得见却不一定摸得着的。

塑性断裂是岩石塑性变形的产物，象流劈理，是因片状或板状矿物的平行排列而使岩石能够分裂成许多平行薄片的构造。

粘滞性断裂是岩石在高温、高压下发生粘滞性流动的结果，原岩的结构已完全破坏，原来组成岩石的矿物发生转动并伴有重结晶和再排列作用，形成片理、片麻理和新生面理等。

因此，说断裂是不连续变形同样只具相对。

断裂造句欣赏(1) 夕阳似乎陡然从地平线上断裂了，无声无息地消失，对面山口上，只残留着一条血红。

金属的断裂机件的三种主要失效形式：磨损、腐蚀、断裂。

其中断裂的危害最大。

断裂：又可分为完全断裂和不完全断裂。

完全断裂：在应力（或兼有热或介质）作用下，金属材料被分成两个或几个部分。

不完全断裂：只是内部存在裂纹。

研究金属断裂的宏、微观特征、断裂机理（裂纹的形成与扩展）、断裂的力学条件及影响断裂的内外因素，对于设计和材料工作者进行机件安全设计与选材十分必要。

一、断裂的类型：断裂过程大都包括裂纹的形成与扩展两个阶段。

按照不同的分类方法，将断裂分为以下几种：1）按宏观塑性变形程度：韧性断裂、脆性断裂。

2）按裂纹扩展途径：穿晶断裂、沿晶断裂。

3）按断裂机理分类：纯剪切断裂、微孔聚集型、解理断裂。

4）按断裂面取向分类：正断；切断光滑拉伸试样断面收缩率<5%为脆断；> 5%为韧断。

韧性与脆性随条件改变，韧性与脆性行为也将随之变化。

1）韧性断裂：材料断裂前及断裂过程中产生明显宏观塑性变形的断裂。

特点：1）断裂有一个缓慢撕裂过程，且消耗大量塑性变形能。

2）断裂面一般平行于最大切应力并与主应力成45°角。

3）断口呈纤维状，灰暗色。

4）典型宏观断口特征呈杯锥状。

如：中、低强度钢光滑圆柱试样在室温下的静载拉伸断裂。

格雷菲斯公式：（1）对长为2a 的中心穿透裂纹计算所得的断裂应力公式。

（2）对长为a 的表面半椭圆裂纹也适用，此时式中的a即为裂纹长度。

但是，格雷菲斯公式：只适用于脆性固体，如玻璃、金刚石、超高强度钢等，即那些裂纹尖端无塑性变形情况。

对工程用金属材料（钢）：裂纹尖端产生较大塑性变形，要消耗大量塑性变形功，其值远比表面能大，为此格雷菲斯公式需要进行修正。

金属断裂机理1 金属的断裂综述断裂类型根据断裂的分类方法不同而有很多种，它们是依据一些各不相同的特征来分类的。

根据金属材料断裂前所产生的宏观塑性变形的大小可将断裂分为韧性断裂与脆性断裂。

韧性断裂的特征是断裂前发生明显的宏观塑性变形，脆性断裂在断裂前基本上不发生塑性变形，是一种突然发生的断裂，没有明显征兆，因而危害性很大。

通常，脆断前也产生微量塑性变形，一般规定光滑拉伸试样的断面收缩率小于5％为脆性断裂；大于5％为韧性断裂。

可见，金属材料的韧性与脆性是依据一定条件下的塑性变形量来规定的，随着条件的改变，材料的韧性与脆性行为也将随之变化。

多晶体金属断裂时，裂纹扩展的路径可能是不同的。

沿晶断裂一般为脆性断裂，而穿晶断裂既可为脆性断裂（低温下的穿晶断裂），也可以是韧性断裂（如室温下的穿晶断裂）。

沿晶断裂是晶界上的一薄层连续或不连续脆性第二相、夹杂物，破坏了晶界的连续性所造成的，也可能是杂质元素向晶界偏聚引起的。

应力腐蚀、氢脆、回火脆性、淬火裂纹、磨削裂纹都是沿晶断裂。

有时沿晶断裂和穿晶断裂可以混合发生。

按断裂机制又可分为解理断裂与剪切断裂两类。

解理断裂是金属材料在一定条件下（如体心立方金属、密排六方金属、合金处于低温或冲击载荷作用），当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面的穿晶断裂。

解理面一般是低指数或表面能最低的晶面。

对于面心立方金属来说（比如铝），在一般情况下不发生解理断裂，但面心立方金属在非常苛刻的环境条件下也可能产生解理破坏。

通常，解理断裂总是脆性断裂，但脆性断裂不一定是解理断裂，两者不是同义词，它们不是一回事。

剪切断裂是金属材料在切应力作用下，沿滑移面分离而造成的滑移面分离断裂，它又分为滑断（又称切离或纯剪切断裂）和微孔聚集型断裂。

纯金属尤其是单晶体金属常发生滑断断裂；钢铁等工程材料多发生微孔聚集型断裂，如低碳钢拉伸所致的断裂即为这种断裂，是一种典型的韧性断裂。

根据断裂面取向又可将断裂分为正断型或切断型两类。

彭瑞东煤炭资源与安全开采国家重点实验室材料的断裂在外力作用下，一块材料分裂为两块或两块以上的现象称为断裂现象称为断裂。

断裂是最具破坏力的一种材料失效形式。

断裂是材料的一种十分复杂的行为，在不同的力学、物理和化学环境下，会有不同的断裂形式。

这是由于材料的实际断裂强度往往远低于其理论断裂强度，这是由于实际材料中不可避免的存在各种裂纹和类裂纹等初始缺陷。

近代断裂力学的研究揭示了断裂的实质在于裂纹的扩展，提出基于断裂韧性的评价准则。

材料的断裂在工程应用中，根据断裂前是否发生宏观塑性变形，把断裂分为：脆性断裂：断裂前没有明显的塑性变形，断裂突然发生，无明显的征兆。

韧性断裂：断裂前有明显的塑性变形，断裂发展较慢。

通常，脆性断裂断口平整，而韧性断裂断口粗糙。

根据断裂面取向分为正端和切断。

正断是由正应力引起的，断裂面与最大主应力方向垂直。

是由切应力引起的，断裂面与最大切应力方向一致。

切断是由切应力引起的，断裂面与最大切应力方向致。

正断切断材料的断裂就裂纹扩展路线而言，可分为穿晶断裂与沿晶断裂。

裂纹穿过晶粒内部有时材料的断裂既包含穿晶断裂，也包含沿晶断裂。

穿晶断裂既可能是脆性断裂也可能是韧性断裂，而沿晶断裂一般为脆性断裂。

就断裂机理而言可分为沿晶断裂穿晶断裂穿晶断裂：裂纹穿过晶粒内部沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展材料的受力状态和周围环境介质不同，则断裂特点也不同就断裂机理而言，可分为解理断裂、准解理断裂、沿晶脆性断裂、微孔聚合型断裂、滑移延伸型断裂拉伸断裂、扭转断裂、剪切断裂……冲击断裂、疲劳断裂……低温冷脆断裂、高温蠕变断裂、氢脆断裂等……材料的断裂材料断裂后的自然表面称为断口，断口位置一般是材料中性能最薄弱或应力最大的部位，断口的形貌、轮廓线和粗糙度等特征记录了有关断裂过程中的许多资料通过断口分析可以了解材料断裂录了有关断裂过程中的许多资料，通过断口分析可以了解材料断裂破坏的力学特点及机理，如查明断裂原因、推断断裂过程、确定断裂性质及断裂机理等，进而可为改善设计、防止失效等提供依据。

断裂原因分析一、夹杂物引起断裂线材中非金属夹杂物的存在，破坏了组织的连续性，起到了一个显微裂纹的作用。

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。

尤其在原奥氏体晶粒交界处出现的大块状、条状或片状碳化物，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。

当裂纹达到失稳状态尺寸，地瞬时产生断裂。

非金属夹杂物的多少是衡量帘线钢质量高低的一个重要因素。

在用SEM对断口进行分析的过程中，经常发现非金属夹杂物。

在典型的杯锥状断口上有时候就能发现夹杂物，SEM表明大多为三氧化二铝夹杂或其它高熔点脆性夹杂物。

其避免主要是通过精炼，使夹杂物变为塑性低熔点夹杂物。

脆性夹杂物是引起钢丝断裂的重要原因之一，而夹杂物引起断裂分为以下几种形势：& #61656; 1、夹杂物与钢基体之间界面脱开拉伸过程中，在夹杂物周围的局部加剧了应力集中；裂纹优先在与拉应力垂直的夹杂物与基体的界面产生并沿着夹杂物与钢基体界面扩展，致使夹杂物与基体界面脱开。

& #61656; 2、夹杂物本身开裂由于脆性较矮杂物本身具有缺陷，在拉伸过程中，在缺陷处产生严重的应力集中，由于局部应力升高而导致夹杂物本身开裂。

& #61656; 3、混合开裂钢中非金属夹杂物的形状、分布是没有规律的，因此夹杂物在钢中引起裂纹也是随机性的，取决于夹杂物的性质、尺寸、形状及分布，对于同类型的夹杂物，由于形状、分布和受力方向不同，往往产生断裂的情况也不尽相同，有时两种断裂方式同时存在，有时两种断裂方式交替进行。

& #61656; 4、沿两种不同类型夹杂物的相界开裂钢中经常出现几种夹杂物相共生在一起的复合夹杂物，由于各类夹杂物之间的力学性能和物理性质不同，相界结合力较弱，在拉应力作用下容易从相界开裂。

二、偏析引起的钢丝断裂在一定程度上，中心偏析对钢丝拉断的危害必脆性夹杂物。

钢丝断裂原因分析一、夹杂物引起断裂线材中非金属夹杂物的存在，破坏了组织的连续性，起到了一个显微裂纹的作用。

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。

尤其在原奥氏体晶粒交界处出现的大块状、条状或片状碳化物，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。

当裂纹达到失稳状态尺寸，地瞬时产生断裂。

非金属夹杂物的多少是衡量帘线钢质量高低的一个重要因素。

在用SEM对断口进行分析的过程中，经常发现非金属夹杂物。

在典型的杯锥状断口上有时候就能发现夹杂物，SEM表明大多为三氧化二铝夹杂或其它高熔点脆性夹杂物。

其避免主要是通过精炼，使夹杂物变为塑性低熔点夹杂物。

脆性夹杂物是引起钢丝断裂的重要原因之一，而夹杂物引起断裂分为以下几种形势：1、夹杂物与钢基体之间界面脱开拉伸过程中，在夹杂物周围的局部加剧了应力集中；裂纹优先在与拉应力垂直的夹杂物与基体的界面产生并沿着夹杂物与钢基体界面扩展，致使夹杂物与基体界面脱开。

2、夹杂物本身开裂2、在结晶器和二冷安装电磁搅拌。

结晶器的电磁搅拌能够减少中心偏析的程度和范围。

电磁搅拌同样可改善V形偏在铸坯中心的存在；3、尽可能的降低拉速，能够减轻中心偏析程度。

三、马氏体组织造成拉拔脆断硬线属高碳钢，控制冷却时，若冷却时间太短，对钢材不起作用；若冷却时间太长，就容易引起脆断。

在斯太尔摩控制冷却上，穿水冷却是奥氏体急速过冷阶段。

它的目的是控制具有高形变能压扁的奥氏体晶粒长大和保留加工硬化的效果，为吐丝温度和后部风冷段控制做准备。

轧制硬线错误的指导思想是，企图使线材表面淬成马氏体，然后通过心部自回火方式形成回火马氏体。

如果这样，在高速的轧制下线材表面得不到充分自回火，难免出现马氏体残余。

因为线材直径只有5.5mm，最大也只有9mm，它的断面小，形变潜能也小，所以冷却不能过急，宜控制在0.3～0.6s，使线材表面温度始终在Ms以上(高于400℃)，以防止表面淬成马氏体。

断裂☐断裂是机械和工程构件失效的主要形式之一。

☐断裂是材料的一种十分复杂的行为，在不同的力学、物理和化学环境下，会有不同的断裂形式。

☐研究断裂的主要目的是防止断裂，以保证构件在服役过程中的安全。

断裂的分类1按断裂前塑性变形大小分类：脆性断裂，韧性断裂（延性断裂）是材料断裂前基本上不产生明显的宏观塑性变形，没有明显预兆，往往表现为突然发生的快速断裂过程。

脆性断裂:脆性材料的拉伸断口断口呈平齐状，可见明显放射状线。

☐因为没有明显的预兆，所以脆性断裂具有很大的危险性。

☐脆性断裂的断口一般与正应力垂直，宏观上比较齐平光亮，常呈放射状或结晶状。

☐裂纹扩展速度大，往往受到的应力低于设计要求的许用应力。

是材料断裂前及断裂过程中产生明显宏观塑性变形的断裂韧性断裂:过程。

延性材料的拉伸断口☐韧性断裂时一般裂纹扩展过程较慢，而且要消耗大量塑性变形能。

☐韧性断裂的断口用肉眼或放大镜观察时，往往呈暗灰色、纤维状。

☐不易造成重大事故，易被人察觉。

韧断前有明显的颈缩，断裂前有大量的塑性变形。

上下断杯锥状断口:口分别呈杯状和锥状，合称为杯锥状断口。

延性材料的拉伸断口断口13•剪切唇•放射区断口上分三个典型的区域：三要素2按断裂面的取向分类:正断，切断正断：正应力引起；切断：切应力引起。

有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教3按裂纹扩展途径分类：穿晶断裂，沿晶（晶界）断裂穿晶断裂&沿晶断裂沿晶断裂的断口形貌穿晶断裂与沿晶断裂有时是同时发生的断裂的分类4按微观断裂机理分类：剪切断裂,微孔聚合型断裂, 解理断裂解理断裂是材料在拉应力的作用下，由于原于间结合键遭到破坏，严解理断裂:格地沿一定的结晶学平面(即所谓“解理面”)劈开而造成的。

解理断裂是脆性穿晶断裂，宏观形貌较为平坦的、发亮的结晶状断面。

B类碳素钢低温解理断裂的河流花样微孔聚合型断裂断口在宏观上常呈现暗灰色、纤维状，微观断口特征花样韧窝:则是断口上分布大量“韧窝”。

断裂的原理
断裂是指物体在外力作用下发生的断裂现象。

其原理可以通过以下几个方面来解释：
1. 弹性变形超过临界值：当物体受到外力作用，发生弹性变形时，如果该变形超过了物体材料的临界值，就会导致断裂。

这是因为材料会出现应力集中现象，从而使局部区域的应力达到材料的破坏强度，导致断裂发生。

2. 力的作用方式：外力作用的方式也会影响物体的断裂。

如果外力作用是拉伸或剪切，那么断裂主要是由于物体材料的韧性不足，无法抵抗住外力的拉伸或剪切作用，从而导致断裂出现。

3. 材料的结构和强度：物体的断裂还与材料的结构和强度有关。

例如，当材料中存在缺陷、裂纹等局部结构问题时，外力作用下断裂易发生。

而材料的强度也会直接影响物体的抗拉强度，强度越低，断裂风险越大。

需要注意的是，由于你要求没有相同标题的文字，此处只是对断裂原理的简要解释，并没有使用标题相同的文字描写。