第一章-机械零件的失效分析ppt课件.ppt

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1、经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用工程材料基础工程材料基础 主讲：于光主讲：于光经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用1材料是社会进步的先导材料是社会进

2、步的先导材料对人类社会发展起着巨大的推动作用材料对人类社会发展起着巨大的推动作用 绪绪 论论 石器时代石器时代 陶器时代陶器时代 铜器时代铜器时代 铁器时代铁器时代 钢铁时代钢铁时代 新材料时代新材料时代经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2材料与技术进步材料与技术进步能源、信息和材料是现代技术的三大支柱能源、信息和材料是现代技术的三大支柱很多技术都是通过老材料的改进或新材

3、料很多技术都是通过老材料的改进或新材料的开发而获得突破性进展的的开发而获得突破性进展的经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用1911年，德国开发出了强度与软钢相近的年，德国开发出了强度与软钢相近的硬铝合金后，人类才能进行真正的航空事业硬铝合金后，人类才能进行真正的航空事业镍基高温合金的出现，使飞机制造业从此镍基高温合金的出现，使飞机制造业从此迈进了能够制造特大型飞机的时代迈进

4、了能够制造特大型飞机的时代经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用半导体的出现，使人类文明迈上了新的台阶半导体的出现，使人类文明迈上了新的台阶 单晶硅单晶硅 大规模集成电路大规模集成电路信息时代信息时代 一根细丝能同时传输一根细丝能同时传输2000路通话路通话 信号传输速度比铜缆快信号传输速度比铜缆快72000倍倍光导纤维被誉为是百年不遇的重大发明光导纤维被誉为是百年不遇的重大

5、发明经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用20世纪最后一次技术革命导致了超导技术的出现世纪最后一次技术革命导致了超导技术的出现利用车中超导磁体与地面线圈之间的电磁利用车中超导磁体与地面线圈之间的电磁排斥力能制造出时速高达排斥力能制造出时速高达500Km的磁悬浮的磁悬浮列车列车经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购

6、买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用3.工程材料及分类工程材料及分类按照材料的性能特点和用途分类：按照材料的性能特点和用途分类：按照按照材料属性分类，工程材料分为：材料属性分类，工程材料分为：金属材料金属材料 高分子材料高分子材料 陶瓷材料陶瓷材料 复合材料复合材料工工程程材材料料结构材料结构材料结构材料结构材料功能材料功能材料功能材料功能材料以力学性能为主要使以力学性能为主要使以力学性能为主要使以力学性能为主要使用性能用性能用性能用性能以物理、化学和生物以物理、化学和生物

7、以物理、化学和生物以物理、化学和生物功能为主要使用性能功能为主要使用性能功能为主要使用性能功能为主要使用性能经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用4.材料科学与工程的基本要素材料科学与工程的基本要素材料科学是一门着重于材料本质的发现、材料科学是一门着重于材料本质的发现、分析和研究的科学分析和研究的科学作用：解释材料内部结构与使用性能的关系作用：解释材料内部结构与使用性能的关系

8、材料工程属于技术范畴材料工程属于技术范畴作用：确定合理的生产工艺来控制材料的内作用：确定合理的生产工艺来控制材料的内部结构，优化材料的性能部结构，优化材料的性能基本要素：材料的成分、结构、制造工艺基本要素：材料的成分、结构、制造工艺和使用性能和使用性能经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用5.学习目的学习目的 了解材料成分、结构、制备工艺与性能的关系了解材料成分、结构、制备工

9、艺与性能的关系 熟悉各种工程材料的特性熟悉各种工程材料的特性 能够做到正确选材和用材能够做到正确选材和用材工程材料的性能工程材料的性能使用性能使用性能工艺性能工艺性能材料的力学性能、材料的力学性能、材料的力学性能、材料的力学性能、物理和化学性能及物理和化学性能及物理和化学性能及物理和化学性能及生物功能生物功能生物功能生物功能材料的切削加工、材料的切削加工、材料的切削加工、材料的切削加工、铸造、压力加工、铸造、压力加工、铸造、压力加工、铸造、压力加工、焊接和热处理性能焊接和热处理性能焊接和热处理性能焊接和热处理性能经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加

10、赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 第一章第一章 机械零件的失效分析机械零件的失效分析一、失效的定义和失效分析的任务一、失效的定义和失效分析的任务1.失效的定义失效的定义机械产品的主要质量标志机械产品的主要质量标志:失效的表现：失效的表现：功能、寿命、重量功能、寿命、重量/容量比、经济型、容量比、经济型、安全性和外观安全性和外观 失效失效;指零件失去了设计所要求的功能指零件失去了设计所要求的功能经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增

11、加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 完全丧失功能完全丧失功能 功能衰退功能衰退 失去可靠性与安全性失去可靠性与安全性失失效效类类型型过量变形过量变形过量变形过量变形过量弹性变形、过量塑过量弹性变形、过量塑过量弹性变形、过量塑过量弹性变形、过量塑性变形性变形性变形性变形 断断断断 裂裂裂裂一次加载断裂、循环加一次加载断裂、循环加一次加载断裂、循环加一次加载断裂、循环加载断裂等载断裂等载断裂等载断裂等 磨磨磨磨 损损损损粘着磨损、磨

12、粒磨损等粘着磨损、磨粒磨损等粘着磨损、磨粒磨损等粘着磨损、磨粒磨损等 腐腐腐腐 蚀蚀蚀蚀化学腐蚀、电化学腐蚀化学腐蚀、电化学腐蚀化学腐蚀、电化学腐蚀化学腐蚀、电化学腐蚀经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2.失效分析的任务失效分析的任务产品生产过程：产品生产过程：失效分析的任务：失效分析的任务：对零件失效原因进行分析和判断，为积极对零件失效原因进行分析和判断，为积极对零件失

13、效原因进行分析和判断，为积极对零件失效原因进行分析和判断，为积极预防失效找到有效途径预防失效找到有效途径预防失效找到有效途径预防失效找到有效途径经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用二、失效分析的重要性和作用二、失效分析的重要性和作用1.失效的危害性失效的危害性经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或

14、接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用美国美国美国美国19831983年统计：零件失效造成的经济损失每年统计：零件失效造成的经济损失每年统计：零件失效造成的经济损失每年统计：零件失效造成的经济损失每年可达年可达年可达年可达34003400亿美元亿美元亿美元亿美元德国：零件失效造成的损失每年可达德国：零件失效造成的损失每年可达德国：零件失效造成的损失每年可达德国：零件失效造成的损失每年可达700700亿马克亿马克亿马克亿马克经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受

15、到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2.技术革命与失效研究技术革命与失效研究重大技术革命都与失效分析有关重大技术革命都与失效分析有关经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用3.失效分析的积极作用失效分析的积极作用 能促进老材

16、料的改进和新材料的开发能促进老材料的改进和新材料的开发 能促进产品结构的改进能促进产品结构的改进 能促进生产工艺的改进能促进生产工艺的改进 有利于责任事故的仲裁有利于责任事故的仲裁三、失效分析与防止的基本思路三、失效分析与防止的基本思路 对不同服役条件下的零件做具体分析，对不同服役条件下的零件做具体分析，从中找出主要的失效方式和主要的失效从中找出主要的失效方式和主要的失效抗力指标抗力指标经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增

17、加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 2.运用金属学和材料强度学等知识运用金属学和材料强度学等知识，分分 析主要失效抗力指标与材料成分和组析主要失效抗力指标与材料成分和组 织结构的关系织结构的关系 3.根据不同服役条件下，材料的强度、根据不同服役条件下，材料的强度、塑性及韧性应具有不同配合的规律，塑性及韧性应具有不同配合的规律，分析失效零件现行的选材和用材技术分析失效零件现行的选材和用材技术 条件所存在的问题，提出改进措施条件所存在的问题，提出改进措施经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用

18、经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 第一节第一节 零件在常温静载下的过量变形零件在常温静载下的过量变形一、工程材料在静拉伸时的应力应变行为一、工程材料在静拉伸时的应力应变行为弹性：材料能够发生弹性变形的能力弹性：材料能够发生弹性变形的能力塑性：材料在断裂前能够发生塑性变形塑性：材料在断裂前能够发生塑性变形的能力的能力 塑性变形：弹塑性变形塑性变形：弹塑性变形低碳钢的断裂过程：包括弹性变形、塑低碳钢的断裂过程：包括弹性变形、塑性变形和最后的断裂三个阶段性变形和最后的断裂三个阶段经营者提供商品或者服务有

19、欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 低碳钢拉伸时的应力应变曲线低碳钢拉伸时的应力应变曲线弹性极限（弹性极限（s se e）：）：衡量材料最大弹性衡量材料最大弹性变形的抗力指标变形的抗力指标比例极限（比例极限（s sp p）：）：保证材料的弹性变保证材料的弹性变形能按正比关系变形能按正比关系变化的最大抗力指标化的最大抗力指标 s se ePe/Fo s sp pPP/Fo经营者提供商品或者服务有欺

20、诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 为避免零件发生塑性变形或发生过量塑性变形失为避免零件发生塑性变形或发生过量塑性变形失效，产品设计时应以屈服极限为依据效，产品设计时应以屈服极限为依据 加工硬化的技术意义：加工硬化的技术意义：1.1.能提高机件的安全性能提高机件的安全性 2.2.能获得截面均匀一致的产品能获得截面均匀一致的产品屈服极限（屈服极限（s sS S Ps/Fo）：材料抵抗起始塑性）：材料

21、抵抗起始塑性变形的抗力指标变形的抗力指标加工硬化：由加工硬化：由塑性变形导致的材料强度塑性变形导致的材料强度升高、塑性降低现象升高、塑性降低现象经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用3.是金属材料的一种有效强化方法是金属材料的一种有效强化方法对热处理不能强化的金属，加工硬化是有效对热处理不能强化的金属，加工硬化是有效的强化手段的强化手段当当应应力力达达到到s sb，加工硬化加

22、工硬化导导致的强度升高不致的强度升高不能能补偿试样补偿试样截面截面积积减减小所引起的承小所引起的承载载能力降低能力降低时时，试样试样便便会会出出现缩颈现缩颈抗拉强度（抗拉强度（s sbPb/Fo）：材料对最大均）：材料对最大均匀塑性变形的抗力指标匀塑性变形的抗力指标断裂强度断裂强度(s(sk kPk/Fo）：材料对塑性变：材料对塑性变形的极限抗力形的极限抗力经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的

23、价款或接受服务的费用伸长率：指试样断裂后的残留变形伸长率：指试样断裂后的残留变形L L与试样原始长度与试样原始长度L Lo的百分比的百分比 断面收缩率：指试样断裂后的截面收缩断面收缩率：指试样断裂后的截面收缩量量F F与与试样原始试样原始截面积截面积Fo的百分比的百分比 强度：材料抵抗变形或断裂的能力强度：材料抵抗变形或断裂的能力 =Lk Lo/Lo 100%=Fo Fk/Fo 100%经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增

24、加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用洛氏硬度（洛氏硬度（HRCHRC）：用钢球或金刚石锥压入材料用钢球或金刚石锥压入材料表面，以压入深度的大小来度量材料硬度表面，以压入深度的大小来度量材料硬度布氏硬度（布氏硬度（HBHB）：用钢球压入材料表面，以单位压用钢球压入材料表面，以单位压痕面积承受的载荷大小来度量材料硬度痕面积承受的载荷大小来度量材料硬度 纯金属、陶瓷、橡胶纯金属、陶瓷、橡胶等材料的应力应变行等材料的应力应变行为与低碳钢不同为与低碳钢不同硬度硬度:表征材料软硬表征材料软硬程度的性能指标程度的性能指标经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损

25、失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用条件条件s ss对应的塑性变形量为对应的塑性变形量为0.010.5%二、过量变形失效二、过量变形失效1.1.过量弹性变形失效及抗力指标过量弹性变形失效及抗力指标 材料在弹性变形范围内，应力和应变遵守虎克定律材料在弹性变形范围内，应力和应变遵守虎克定律单向拉伸时的弹性模量：单向拉伸时的弹性模量：EAP/刚度：零件抵抗弹性变形的能力刚度：零件抵抗弹性变形的能力 EAEA：零件产生单位弹性变形所需的载荷大小：零件产生

26、单位弹性变形所需的载荷大小经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用材料的弹性极限越高，弹性模量越低，弹性就越材料的弹性极限越高，弹性模量越低，弹性就越好，在变形过程中吸收的弹性能就越多好，在变形过程中吸收的弹性能就越多2.2.过量塑性变形失效及抗力指标过量塑性变形失效及抗力指标产生过量塑性变形的产生过量塑性变形的原因：原因：偶然过载或零件自身抵抗塑性偶然过载或零件自身抵抗塑性变

27、形的能力不足变形的能力不足 炮筒炮筒：s s s sp/n/n n n 1 1紧固螺栓：紧固螺栓：s s s ss s/n/n弹弹n n 1 1 s se 材料抵抗过量弹性变形的指标：弹性模量材料抵抗过量弹性变形的指标：弹性模量 金属材料的弹性模量是本身固有的性质金属材料的弹性模量是本身固有的性质经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用要求：要求：进一步提高材料强度，提高零件自

28、身抵抗塑性进一步提高材料强度，提高零件自身抵抗塑性变形的能力变形的能力 掌握加工硬化的定义和技术意义掌握加工硬化的定义和技术意义 掌握静拉伸指标的物理意义及用途掌握静拉伸指标的物理意义及用途经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用力学力学性能性能指标指标的应的应用用为防止构件发生过量弹性变为防止构件发生过量弹性变形，设计时需使用刚度。如形，设计时需使用刚度。如镗床的镗杆等镗床的

29、镗杆等弹性极限是弹性零件考虑的弹性极限是弹性零件考虑的性能指标。如汽车板簧等性能指标。如汽车板簧等屈服强度和塑性指标可用于屈服强度和塑性指标可用于结构零件的抗断裂设计结构零件的抗断裂设计硬度指标硬度指标是耐磨零件考虑的耐磨零件考虑的性能指标。如滚珠轴承等性能指标。如滚珠轴承等经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 第二节第二节 零件在静载和冲击载荷下的断裂零件在静载和冲击载荷

30、下的断裂一、韧断和脆断的基本概念一、韧断和脆断的基本概念低碳钢在静拉伸低碳钢在静拉伸时时，断裂过程包括了弹性变形，断裂过程包括了弹性变形、弹塑性变形和断裂三个阶段弹塑性变形和断裂三个阶段 韧性断裂：经过大量塑韧性断裂：经过大量塑性变形后发生的断裂性变形后发生的断裂脆性断裂：几乎不经塑脆性断裂：几乎不经塑性变形发生的断裂性变形发生的断裂经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营

31、者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 微裂纹微裂纹扩展至临界裂纹扩展至临界裂纹快速扩展至断裂快速扩展至断裂 裂纹亚稳扩展阶段裂纹亚稳扩展阶段 裂纹失稳扩展阶段裂纹失稳扩展阶段 扩展速度慢扩展速度慢 扩展速度快扩展速度快韧性韧性断裂经过以下阶段断裂经过以下阶段：发生塑性变形发生塑性变形产生产生缩颈缩颈 在缩颈中心产生显微空洞在缩颈中心产生显微空洞 空洞聚合形成中心裂纹空洞聚合形成

32、中心裂纹 裂纹向外扩展导致试样断裂裂纹向外扩展导致试样断裂经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 韧断：材料断裂前能发生大量塑性变形韧断：材料断裂前能发生大量塑性变形脆断：材料断裂前没有明显塑性变形脆断：材料断裂前没有明显塑性变形韧性：材料在断裂过程中吸收能量的能力韧性：材料在断裂过程中吸收能量的能力 二、影响脆断的因素二、影响脆断的因素1.1.加载方式和材料本质的影响加载方

33、式和材料本质的影响材料在断裂过程中吸收的能量越多，材料材料在断裂过程中吸收的能量越多，材料的韧性越好，脆断倾向越小的韧性越好，脆断倾向越小经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用工件上任一点处的应力，都工件上任一点处的应力，都能能分解成与受力面分解成与受力面平行的切应力和与受力面垂直的正应力两部分平行的切应力和与受力面垂直的正应力两部分加载方式不同，最大切应力和最加载方式不同，

34、最大切应力和最大正应力的比值大正应力的比值 不同不同 单向拉伸单向拉伸：=0.5 扭转载荷扭转载荷：=0.8 正应力只能导致工件断裂正应力只能导致工件断裂 切应力能导致塑性变形和断裂切应力能导致塑性变形和断裂经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用（=max/max）：应力状态软性系数应力状态软性系数 1 1：软性应力状态：软性应力状态 =1 1：较软性应力状态：较软性应力状态

35、 1 1：硬性应力状态：硬性应力状态在在 0.5的三向不等拉伸的三向不等拉伸状态状态下下：正断式脆断正断式脆断在在 =0.5的单向拉伸状态下的单向拉伸状态下：正断式韧断正断式韧断在在 =0.8的扭转载荷的扭转载荷作用下：作用下：切断式韧断切断式韧断应力状态图应力状态图：能能判断加载方式对断裂性质的影响判断加载方式对断裂性质的影响经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 应力状态

36、不同，断裂类型不同。应力状态不同，断裂类型不同。应力状态不同，断裂类型不同。应力状态不同，断裂类型不同。越小，应力状态越小，应力状态越小，应力状态越小，应力状态越硬，材料脆断倾向越大越硬，材料脆断倾向越大越硬，材料脆断倾向越大越硬，材料脆断倾向越大经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用材料不同材料不同，应力状态图不同应力状态图不同，断裂方式不同断裂方式不同材料的材料的t ts

37、越低越低，s sk越高越高，越容易发生塑性越容易发生塑性变形，越不容易发生脆断变形，越不容易发生脆断 越小，越小，材料材料脆断倾向越大脆断倾向越大 材料材料塑性越好，脆断倾向越小塑性越好，脆断倾向越小材料材料对断裂性质的影响：对断裂性质的影响：经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2.2.温度和加载速度的影响温度和加载速度的影响 材料屈服强度随温度变化图材料屈服强度随温度变化

38、图T Tk k：材料的韧脆转变温度：材料的韧脆转变温度加载速度越高，材料脆断加载速度越高，材料脆断倾向越大倾向越大 工作温度越高，材料脆断工作温度越高，材料脆断倾向越小倾向越小材料的材料的T Tk k越低越低 ,越不容越不容易发生脆性断裂易发生脆性断裂 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用3.3.应力集中和零件尺寸的影响应力集中和零件尺寸的影响应力集中对断裂性质应力集中对断

39、裂性质的的影响影响：应力集中应力集中：截面发生突变截面发生突变，局部地方出现应力局部地方出现应力最大值的现象最大值的现象使使缺口截面处的材料处于三向不等拉伸应力状缺口截面处的材料处于三向不等拉伸应力状态，态，导致导致材料脆材料脆断倾向断倾向增大增大缺口越尖锐，应力集中越严重，脆断倾向越大缺口越尖锐，应力集中越严重，脆断倾向越大 零件尺寸大，塑性变形难，脆断倾向越大零件尺寸大，塑性变形难，脆断倾向越大经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受

40、到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用缺口试样的力线分布缺口试样的力线分布缺口试样的应力集中现象缺口试样的应力集中现象经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用小结：小结：韧性断裂：经过大量塑性变形后发生的断裂韧性断裂：经过大量塑性变形后发生的断裂脆性断裂：几乎不经塑性变形发生的断裂脆性断裂：几乎不经塑性变形发生的断裂韧性：材料在断裂过程中吸收能量的能力韧

41、性：材料在断裂过程中吸收能量的能力加载方式不同，脆断倾向不同加载方式不同，脆断倾向不同材料不同，脆断倾向不同材料不同，脆断倾向不同工作温度越高，脆断倾向越小工作温度越高，脆断倾向越小加载速度越高，脆断倾向越大加载速度越高，脆断倾向越大应力集中越严重，脆断倾向越大应力集中越严重，脆断倾向越大零件尺寸越大，脆断倾向越大零件尺寸越大，脆断倾向越大经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费

42、用 冲击韧性冲击韧性A Ak k（J J）：冲断）：冲断V V型缺口试样所消耗的功型缺口试样所消耗的功 冲击韧度冲击韧度a ak k（J/cmJ/cm）：）：U U型缺口试样单位面积所型缺口试样单位面积所 吸收的功吸收的功 a ak kA Ak k/F/Fk k 三、冲击韧性三、冲击韧性冲击载荷：在极短时间内具有很大变化幅度的载荷冲击载荷：在极短时间内具有很大变化幅度的载荷经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为

43、消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用A Ak k和和a ak k：材料在冲击载荷作用下吸怍塑性变：材料在冲击载荷作用下吸怍塑性变形功和断裂功的能力形功和断裂功的能力高塑性材料：选用高塑性材料：选用V V型缺口试样型缺口试样低塑性材料：选用低塑性材料：选用U U型缺口试样型缺口试样冲击试验的应用：冲击试验的应用：1.1.能显示材料的各种脆性

44、能显示材料的各种脆性 低温脆性低温脆性 ：冲击韧性随温度降低而显著降低的现象：冲击韧性随温度降低而显著降低的现象 T Tk k：冲击韧性发生急剧变化时所对应的温度冲击韧性发生急剧变化时所对应的温度提高强度和塑性的因素都能提高材料的冲击韧性提高强度和塑性的因素都能提高材料的冲击韧性 材料的材料的A Ak k越高，越高，T Tk k越低，脆断倾向越小越低，脆断倾向越小 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购

45、买商品的价款或接受服务的费用 2.2.能控制冶炼和热加工的工艺质量能控制冶炼和热加工的工艺质量冲击韧性是材料冲击韧性是材料的的重要力学性能指标，是选重要力学性能指标，是选材和用材的重要材和用材的重要参考参考依据依据经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 四、断裂韧性四、断裂韧性传统强度设计方法：传统强度设计方法：某些用高强度钢制作的某些用高强度钢制作的零零件以及用中、低强度钢

46、件以及用中、低强度钢制造的大型构件，常会制造的大型构件，常会发生低应力发生低应力脆断脆断美国北极星导弹爆炸、法国和英国核电站的压力美国北极星导弹爆炸、法国和英国核电站的压力容器与大型锅炉开裂容器与大型锅炉开裂，都是由于机件发生了低应，都是由于机件发生了低应力脆断所致力脆断所致 s s s s s sS S/n n/n n1 1 断裂力学断裂力学为解决低应力脆断提供了有效判据为解决低应力脆断提供了有效判据经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿

47、其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用1.1.断裂力学与传统强度设计的区别断裂力学与传统强度设计的区别未考虑未考虑零零件中件中可能可能存在有原始缺陷存在有原始缺陷认为认为零零件中存在的宏观裂纹件中存在的宏观裂纹和和冶金缺陷是造成冶金缺陷是造成其其发生低应力脆断的根本原因发生低应力脆断的根本原因 传统强度设计：传统强度设计：以屈服强度为设计依据以屈服强度为设计依据断裂力学特点：断裂力学特点：把零件看作是裂纹体把零件看作是裂纹体经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品

48、或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 2.K2.K1c1c判据判据 单位：单位：MPaMPam m1/21/2 K K1 1=Ys sa a1/2 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用K K1 1K K1C1C 是零件发生低应力脆断的临界条件是零件发生低应力脆断的临界条件当当 K K1 1 K

49、K1C1C 时，零件会发生低应力脆断时，零件会发生低应力脆断 当当 K K1 1 K K1C1C 时，零件处于安全状态时，零件处于安全状态 K K1C1C对材料对材料的的成分成分和和内部组织很敏感，可通过合金内部组织很敏感，可通过合金化和热处理加以改变化和热处理加以改变 K K1C1C：材料抵抗裂纹失稳扩展能力的性能指标材料抵抗裂纹失稳扩展能力的性能指标 材料强度越高，材料强度越高，K K1C1C 越低越低 材料塑性越好，材料塑性越好，K K1C1C 越高越高 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营

50、者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用由由K K1 1=Ys sa a1/2 知知 ：已已知零件的工作应力和零件中的最大裂纹长度知零件的工作应力和零件中的最大裂纹长度 K K1C1C的应用对象：飞机、火箭的重要零件，发电的应用对象：飞机、火箭的重要零件，发电机转子、汽轮机转子等大型构件机转子、汽轮机转子等大型构件 使使 K K1 1 K K1C 1C，能保证零件安全能保证零件安全 使使 s s s sc c，能保证零件安全能保证零件安全 使使 a a a ac c，能保证零件安全能保证零件安全 已已知零件知