第一节-断裂力学理论基础(2)
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断裂是材料在外力作用下的分离过程,主要有脆性断裂和延性断裂延性断裂:有许多的 被称为韧窝的微型空洞组成,韧窝的形状因应力大小而定,韧窝的大小和深浅取决于第二相的数量分部以及基体塑性变形能力。
韧性断裂过程可以概括为微孔成核,微孔长大和微孔长大三个阶段。
内因 :材料本身的性质。
厚度,冶金因素。
脆断裂的转变:内因和外因 应力状态:斜率 外因 温度加载速率1,应力状态:TK 是剪切盈利的剪断极限,Tt 是屈服极限,SOT 是正断应力。
斜率即载荷的加载方式影响较大。
2,温度:温度对剪切极限的影响远远比对正断极限大,所以当温度降低是,同样的加载方式下,更先达到的是正断的极限,对于一定的加载方式有一个温度临界值有延性断裂转化脆性断裂。
面心立方点阵金属在低温下也不易发生脆性断裂。
3,加载速率:加载速率的影响方式同温度相似,随着加载速率的增大材料的剪切显著提高而正断极限变化不大,所以加载速率的增大是材料有延性断裂变为脆性断裂。
O T TS t d dtεd d t临界O T TS t TT 临界maxτm axσ0断裂机制:第一类是由材料屈服为主的塑性破坏,第二类是一裂纹失稳扩展的断裂破坏。
缺陷对两类破坏都有重要影响,但是机制不同。
塑性破坏而言缺陷主要影响了结构的有效承载面积,破坏的临界条件主要有塑性极限载荷控制。
裂纹失稳扩展的断裂而言缺陷引起的局部应力应变场对结构强度起主导作用。
高强材料:断裂时,裂纹端部发生很小的的屈服:线弹性断裂力学理论。
含有裂纹的材料 延性材料:断裂时裂纹端部发生很大的屈服:弹塑性断裂力学理论。
完全塑性材料:断裂时构件整体发生均匀屈服:塑性材料断裂力学。
剩余强度:含有裂纹的结构在使用过程中任意时刻所具有的承载能力就被称为剩余强度。
所有的断裂理论的落脚点都是比较剩余强度和设计强度的大小。
能量分析:英国物理学家Griffith,在1921年首次提出了裂纹扩展时能量释放的概念。
找他的理论解释,裂纹的上下表面形成导致了应变能的释放。