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材料的斷裂韌度及其測試

更新時間:2012-04-23點擊次數(shù):5042

  無缺陷材料(光滑試樣)的其強度指標(biāo)可由屈服應(yīng)力、拉伸應(yīng)力或疲勞極限來表達。當(dāng)材料中存在缺陷時,強度隨缺陷的增大而降低,強度特征由應(yīng)力與缺陷尺寸某種函數(shù)組合來描述。

    需要特別注意的是,帶缺陷試樣的強度指標(biāo)與響應(yīng)的光滑試樣的強度指標(biāo)并不總是成比例關(guān)系。如圖5-1所示,A鋼球滑試樣的拉伸強度較B鋼大,但在相同缺陷尺寸下,A鋼強度一般比B鋼強度要低。所以在設(shè)計時,盡管采用了強度較高的材料(A鋼),如果材料中本身存在缺陷,或在使用過程中形成裂紋。那么,機器部件反而容易發(fā)生斷裂,這一點應(yīng)當(dāng)銘記在心。

    裂紋是以材料中的缺陷為起點而形成的,并隨著載荷的增加而擴展、增大,zui終導(dǎo)致材料斷裂。在此過程中,材料抵抗斷裂的能力稱為斷裂韌度。

    試樣中存在裂紋或缺陷時,以此為起點發(fā)生的斷裂,與圖1-2所示沒有本質(zhì)區(qū)別。在有裂紋或缺陷時,由于存在力學(xué)約束,脆性斷裂更容易發(fā)生,材料抵抗斷裂的能力可以由斷裂韌度進行定量評估。對于純金屬,即使存在裂紋,在發(fā)生顯著的塑性變形后,裂紋極度鈍化,力學(xué)約束消失,斷裂韌度非常高,因此,純金屬斷裂韌度的評估沒有太大的必要。

圖:帶缺陷材料的強度特性

 

 

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