断裂韧度.ppt

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1、现在学习的是第1页，共44页现在学习的是第2页，共44页现在学习的是第3页，共44页现在学习的是第4页，共44页当原子处于平衡位置时，原子间的作用力为零；当原子处于平衡位置时，原子间的作用力为零；在拉应力作用下，原子间距增大，引力也增大。在拉应力作用下，原子间距增大，引力也增大。曲线上的最高点代表晶体的最大结合力，即理论曲线上的最高点代表晶体的最大结合力，即理论断裂强度断裂强度m m现在学习的是第5页，共44页(2)现在学习的是第6页，共44页(4)现在学习的是第7页，共44页现在学习的是第8页，共44页理想晶体脆性断裂的理想晶体脆性断裂的理论断裂强度理论断裂强度现在学习的是第9页，共44页现

2、在学习的是第10页，共44页现在学习的是第11页，共44页现在学习的是第12页，共44页现在学习的是第13页，共44页现在学习的是第14页，共44页现在学习的是第15页，共44页现在学习的是第16页，共44页临界状态为：临界状态为：得到著名的得到著名的GriffithGriffith公式公式现在学习的是第17页，共44页理论断裂强度公式和理论断裂强度公式和Griffith公式比较，在形式公式比较，在形式上两者是相同的，但是裂纹半长上两者是相同的，但是裂纹半长a比原子间距比原子间距a0要大几个量级，从而解释了材料的实际强度何以要大几个量级，从而解释了材料的实际强度何以比理论强度低比理论强度低1-

3、2个量级。个量级。现在学习的是第18页，共44页这就是这就是金属材料金属材料断裂的格雷菲斯理论断裂的格雷菲斯理论2现在学习的是第19页，共44页现在学习的是第20页，共44页现在学习的是第21页，共44页在工程实践中三种单一在工程实践中三种单一的模式都能观察到，但也的模式都能观察到，但也常常看到复合型裂纹常常看到复合型裂纹。注注：现在学习的是第22页，共44页线弹性断裂力学线弹性断裂力学给出裂纹给出裂纹尖端附近任意点尖端附近任意点P(r，）的各应力分量的解如下：的各应力分量的解如下：现在学习的是第23页，共44页现在学习的是第24页，共44页现在学习的是第25页，共44页现在学习的是第26页，

4、共44页现在学习的是第27页，共44页现在学习的是第28页，共44页现在学习的是第29页，共44页现在学习的是第30页，共44页现在学习的是第31页，共44页现在学习的是第32页，共44页现在学习的是第33页，共44页22现在学习的是第34页，共44页IC2()cspKaE无论是表面能无论是表面能s，p都是材料的性能常数，都是材料的性能常数，故表明故表明KIC是材料常数。是材料常数。可称可称KIC为为断裂韧性（韧度断裂韧性（韧度），也是），也是材料对裂纹扩材料对裂纹扩展的抗力展的抗力。另一方面，从力学角度考虑，。另一方面，从力学角度考虑，KIC又是应又是应力强度因子力强度因子KI的临界值；当的

5、临界值；当KI=KIC时，裂纹体处时，裂纹体处于临界状态，行将断裂。于是，得到一个新的裂于临界状态，行将断裂。于是，得到一个新的裂纹体的断裂判据，即纹体的断裂判据，即KIC判据。判据。现在学习的是第35页，共44页现在学习的是第36页，共44页现在学习的是第37页，共44页现在学习的是第38页，共44页现在学习的是第39页，共44页1/2r/(/)aICKf a W现在学习的是第40页，共44页若已知若已知KIC值、构件的工作应力和值、构件的工作应力和KI表达式，则可由表达式，则可由下式求得构件的临界裂纹尺寸，即允许的最大的裂下式求得构件的临界裂纹尺寸，即允许的最大的裂纹尺寸纹尺寸2ca(/(

6、/)ICKf a W式中式中f(a/W)是由裂纹体几何和加载方式确定的参数，是由裂纹体几何和加载方式确定的参数，可在手册中查到。可在手册中查到。这个断裂判据，为工程构件的安全性评定提供这个断裂判据，为工程构件的安全性评定提供了新的重要依据，它可以定量地评估构件中了新的重要依据，它可以定量地评估构件中出现裂纹后的安全性。出现裂纹后的安全性。现在学习的是第41页，共44页例*计算构件中的临界裂纹尺寸，并评价材料的脆断倾向。一般构件中，较常见的是表面半椭圆裂纹。由前式并从安全考虑，其临界裂纹尺寸可由下式估算ac=0.25(75/1500)2=0.625 mm(1)(1)超高强度钢超高强度钢 这类钢的

7、屈服强度高而断裂韧性低。若某构件的工作应力为1500 MPa，而材料的KIC=75MPam,则ac=0.25(KIC/)2现在学习的是第42页，共44页(2)中低强度钢中低强度钢 这类钢在低温下发生韧脆转变低温下发生韧脆转变。在韧性区，KIC可高达150 MPam。而在脆性区，则只有30-40 MPam，甚至更低。这类钢的设计工作应力很低，往往在200 MPa以下。取工作应力为200 MPa，则在韧性区，ac0.25(150/200)2=140 mm。因用中低强度钢制造构件，在韧性区不会发生脆断；即使出现裂纹，也易于检测和修理。而在脆性区ac=0.25(30/200)2=5.6 mm。所以中低强度钢在脆性区仍有脆断的可能。现在学习的是第43页，共44页感谢大家观看感谢大家观看现在学习的是第44页，共44页