《《无机材料物理性能》第6讲资料.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《无机材料物理性能》第6讲资料.ppt（19页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、无机材料物理性能第无机材料物理性能第6讲资料料应力场强度因子和应力场强度因子和平面应变断裂韧性平面应变断裂韧性2002年11月19日，希腊“威望”号油轮在西班牙加利西亚省所属海域触礁，断裂断裂成两截，随后逐渐下沉。据悉，这艘船上共装有7.7万吨燃料油。生态学家称这可能是世界上最严重的燃油泄漏事件之一。19121912年号称永不沉没的豪华的泰坦尼克号年号称永不沉没的豪华的泰坦尼克号(TitanicTitanic)沉没于冰海中。沉没于冰海中。19851985年以后，探险家们数次深潜到海底年以后，探险家们数次深潜到海底研究沉船，取出遗物。研究沉船，取出遗物。19951995年年2 2月美国月美国科学
2、大众科学大众(Popular SciencePopular Science）杂志发表了）杂志发表了R Gannon R Gannon 的文章，标题的文章，标题是是What Really Sank The TitanicWhat Really Sank The Titanic,回答了回答了8080年未解年未解之谜。上图是两个冲击试验结果，左面的试样取自海底之谜。上图是两个冲击试验结果，左面的试样取自海底的的TitanicTitanic号，右面的是近代船用钢板的冲击试样。由于号，右面的是近代船用钢板的冲击试样。由于早年的早年的Titanic Titanic 号采用了号采用了含硫高含硫高的钢板，韧性
3、很差，特的钢板，韧性很差，特别是在低温呈别是在低温呈脆性脆性。所以，冲击试样是典型的脆性断口。所以，冲击试样是典型的脆性断口。近代船用钢板的冲击试样则具有相当好的韧性近代船用钢板的冲击试样则具有相当好的韧性。裂纹扩展方式裂纹扩展方式裂纹尖端应力场分析裂纹尖端应力场分析掰开型2 ar rx xy y 裂纹尖端应力场分析裂纹尖端应力场分析掰开型K KI I称为应力场强度因子称为应力场强度因子裂纹尖端应力场分析裂纹尖端应力场分析掰开型裂纹尖端处的一点：裂纹尖端处的一点：裂纹扩展的主要动力：裂纹扩展的主要动力：y y裂纹尖端应力场分析裂纹尖端应力场分析滑开型裂纹尖端应力场分析裂纹尖端应力场分析撕开型应
4、力场强度因子应力场强度因子大而薄的板，大而薄的板，中心穿透裂纹中心穿透裂纹 大而薄的板，大而薄的板，边缘穿透裂纹边缘穿透裂纹 三点弯曲切口梁三点弯曲切口梁 线性断裂力学判据线性断裂力学判据 KI=KIC KI应力强度因子应力强度因子应力强度因子应力强度因子 KIC断裂韧性断裂韧性断裂韧性断裂韧性(由实验确定由实验确定由实验确定由实验确定)应力场强度因子应力场强度因子临界应力场强度因子临界应力场强度因子由由GriffithGriffith理论，已得出：理论，已得出：(平面应力状态平面应力状态)(平面应变状态平面应变状态)故故即即2222-5-5 裂纹的起源与快速扩展裂纹的起源与快速扩展裂纹的起源
5、裂纹的起源v 晶体微观缺陷发展成裂纹晶体微观缺陷发展成裂纹v材料表面的机械强度损伤与化学腐蚀材料表面的机械强度损伤与化学腐蚀 形成的表面裂纹形成的表面裂纹最危险的的裂纹最危险的的裂纹 (裂纹的扩展由表面裂纹开始裂纹的扩展由表面裂纹开始)v热应力引起裂纹热应力引起裂纹v气体逸出形成的裂纹气体逸出形成的裂纹v晶体生长或无定形向晶形转变形成裂纹晶体生长或无定形向晶形转变形成裂纹裂纹的起源与快速扩展裂纹的起源与快速扩展裂纹的快速扩张（失稳扩展）裂纹的快速扩张（失稳扩展）裂纹扩展的动力：裂纹扩展的动力：裂纹扩展的阻力：裂纹扩展的阻力：Gc=2超过临界状态后，多余的能量的去向超过临界状态后，多余的能量的去向裂纹的加速扩展裂纹的加速扩展裂纹的繁殖裂纹的繁殖最后形成复杂的断面最后形成复杂的断面防止裂纹扩展的措施防止裂纹扩展的措施 使用应力不超过使用应力不超过c c 在材料中设置吸收能量的装置在材料中设置吸收能量的装置 人为地在材料中造成大量极微人为地在材料中造成大量极微 细的小于临界尺寸的裂纹。细的小于临界尺寸的裂纹。思考题：同一种材料作强度测试时，大小试样的强度是否相同？为什么？如何防止低应力下的脆性断裂？为什么裂纹一旦达到临界尺寸，就迅速扩展？防止裂纹扩展的措施有哪些？Thank you!谢谢