第四章+材料的断裂韧性

第四章-材料的断裂ppt课件

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第四章缺口试件的力学性能前面介绍的拉伸、压缩、弯曲、扭转乃至硬度试验等静载荷试验方法，都是采用横截面均匀的光滑试样，但实际生产中存在的构件，绝大多数都不是截面均匀无变化的的光滑体，往往存在着截面的急剧变化，例如键槽、油孔、轴肩、螺纹、退刀槽及焊缝等。这种截面变化的部位可以视为缺口（切口）。由于缺口的存在，在载荷（静载荷或冲击载荷）作用下，缺口截面上的应力状态

4第四章材料的韧性和断裂力学

材料的力学性能－断裂与断口分析材料的断裂断裂是工程材料的主要失效形式之一。工程结构或机件的断裂会造成重大的经济损失，甚至人员伤亡。如何提高材料的断裂抗力，防止断裂事故发生，一直是人们普遍关注的课题。任何断裂过程都是由裂纹形成和扩展两个过程组成的，而裂纹形成则是塑性变形的结果。对断裂的研究，主要关注的是断裂过程的机理及其影响因素，其目的在于根据对断裂过程的认识

➢ 纯剪切断裂：完全由滑移流变造成断裂（如纯金属尤 其是单晶体）；➢ 微孔聚集型断裂：通过微孔形核、长大聚合而导致分 离（如常用金属材料）⑵ 解理断裂：金属材料在一定条件下（如低温

弹塑性断裂力学主要解决两方面的问题:1.工程上广泛使用的中 低强度钢σs低 KⅠC高,对于中小 件, 裂纹尖端塑性区尺寸较大时,接近甚至超过裂纹尺寸,已属大范围屈服条件.线弹性断裂

14第四章 材料的断裂韧性✓KⅠ和KⅠc是两个不同的概念，KⅠ是一个力学参量， 表示裂纹体中裂纹尖端的应力应变场强度的大小， 它决定于外加应力、试样尺寸和裂纹类型，而和材 料无关。

• 材料和构件中裂纹的存在是很难避免的， 它可以在材料的生产和机件的加工过程 中产生，如冶金缺陷、锻造裂纹、焊接 裂纹、淬火裂纹、机加工裂纹等，也可 以在使用过程中产生，如疲劳裂纹

1．纤维区：因颈缩后试样心部的应力最大， 韧性断裂的宏观断口 所以裂纹开始于试样心部。实际上试样中心 部分最先出现一些已明显可见的显微空洞（微孔或微裂纹），随 后长大、聚集而形成锯

第四章材料的断裂韧度1．解释下列名词：低应力脆断应力场强度因子断裂韧度能量释放率J积分裂纹尖端张开位移2．说明下列符号的名称和含义：KⅠc GⅠc JⅠcδc3．说明KⅠ和KⅠc的异同。4．试述K判据、G判据、J判据和COD判据的意义和用途。5．简述塑性区修正的意义、方法和条件。6．试述低应力脆断的原因和预防措施。7．讨论KⅠc、GⅠc、JⅠc与δc的关系和

无限远处有均匀应力σ的线弹性问题。AB两点的张开位移为36材料性能学各种断裂韧度关系：平面应力：平面应变：37材料性能学§4.3一、化学成分、组织结构对断裂韧度的影响 1、化学成分

了超高强度钢制造，屈服强度为1400MPa，按照传统强度设计与验收时，其各项性能指标都符合要求，设计时的工作应力远低于材料的屈服强度，但点火不久， 就发生了爆炸。这是传统强度设计理

❖ 断裂按断裂面的取向或按作用力方式 不同可分为正断和切断。A10典型断裂的宏观断口(不同断裂形式下 S k 的意义 )1.宏观正判：断面在宏观上表现为与试样轴向（加载方向）垂直。

脆性断裂时，放射花样也是由于材料剪切变形而 形成的，只是与韧性断裂不同，它是快速低能撕裂的 结果。材料越脆，放射线越细。当材料处于极脆状态 （纯解理或晶间断裂），则放射线消失。若晶

22)平面应变r 1 ( KI ) [(1 2 v ) cos2 2 222 s3 4sin22)32Introductions of Material Properties3

x KI cos (1 sin sin 3 )2 r 222y KI cos (1 sin sin 3 )2 r 222 z ( x y )(平面应变) z 0(平

裂纹随后发生扩展，产生沿晶断裂。微孔聚合 微孔多萌生于夹杂物和第二相处。 纯金属或单相合金变形后期也产生许多微孔。 微孔可产生于晶界、孪晶带等处，只是相对 地说微孔萌生较迟。微孔

❖ 裂纹达临界尺寸后就快速扩展而形成有 放射线花样特征 的 放 射 区 。 放 射 线 平 行 于裂纹扩展方向而垂直于裂纹前端（每 一瞬间）的轮廓线，并逆指向裂纹源。❖ 最后由拉伸