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材料的斷裂韌度及其測(cè)試

更新時(shí)間:2012-04-23點(diǎn)擊次數(shù):4991

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

    需要特別注意的是,帶缺陷試樣的強(qiáng)度指標(biāo)與響應(yīng)的光滑試樣的強(qiáng)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(qiáng)度較B鋼大,但在相同缺陷尺寸下,A鋼強(qiáng)度一般比B鋼強(qiáng)度要低。所以在設(shè)計(jì)時(shí),盡管采用了強(qiáng)度較高的材料(A鋼),如果材料中本身存在缺陷,或在使用過(guò)程中形成裂紋。那么,機(jī)器部件反而容易發(fā)生斷裂,這一點(diǎn)應(yīng)當(dāng)銘記在心。

    裂紋是以材料中的缺陷為起點(diǎn)而形成的,并隨著載荷的增加而擴(kuò)展、增大,zui終導(dǎo)致材料斷裂。在此過(guò)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(shí),以此為起點(diǎn)發(fā)生的斷裂,與圖1-2所示沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別。在有裂紋或缺陷時(shí),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(jìn)行定量評(píng)估。對(duì)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(píng)估沒(méi)有太大的必要。

圖:帶缺陷材料的強(qiáng)度特性