《材料的斷裂韌性》PPT課件.ppt

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第五章材料的斷裂韌性 第一節(jié)線彈性條件下的斷裂韌性第二節(jié)影響材料斷裂韌度的因素第三節(jié)斷裂韌度在工程中的應(yīng)用 第一節(jié)線彈性條件下的斷裂韌性 裂紋擴(kuò)展的基本方式1 1張開型 裂紋擴(kuò)展 拉應(yīng)力垂直作用于裂紋面 裂紋沿作用力方向張開 滑開型 裂紋擴(kuò)展 切應(yīng)力作用于裂紋面并且與裂紋前沿線垂直 撕開型 裂紋擴(kuò)展 切應(yīng)力平行于裂紋面并且與裂紋面平行 張開型 裂紋擴(kuò)展最危險(xiǎn) 最易引起脆性斷裂 斷裂韌度 和斷裂判據(jù) 斷裂韌度 的物理意義 i是描述裂紋簡(jiǎn)短應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度的一個(gè)力學(xué)參量 當(dāng)應(yīng)力或裂紋尺寸增大到臨界值時(shí) 即在裂紋尖端足夠大的范圍內(nèi) 應(yīng)力達(dá)到了材料的斷裂強(qiáng)度 裂紋便失穩(wěn)擴(kuò)展而導(dǎo)致材料的斷裂 這時(shí) 這時(shí) 也達(dá)到一個(gè)臨界值 這個(gè)臨界值稱為斷裂韌度 斷裂韌度是評(píng)價(jià)材料抵抗斷裂能力的力學(xué)指標(biāo) 第二節(jié)影響材料斷裂韌度的因素 一 化學(xué)成分 組織結(jié)構(gòu) 化學(xué)成分的影響 金屬材料 細(xì)化晶粒合金元素 強(qiáng)烈固溶強(qiáng)化元素 形成金屬間化合物并呈第二相析出元素 陶瓷 提高強(qiáng)度組元 提高斷裂韌度 高分子材料 增強(qiáng)結(jié)合鍵的元素提高斷裂韌度 基體相結(jié)構(gòu)和晶粒尺寸 基體相結(jié)構(gòu) 基體相晶體結(jié)構(gòu)易于發(fā)生塑性變形 產(chǎn)生韌性斷裂 材料的斷裂韌度就高 晶粒尺寸 細(xì)化晶粒尺寸既可提高強(qiáng)度又可提高韌度 夾雜和第二相金屬材料 非金屬夾雜物降低斷裂韌度 脆性第二相降低斷裂韌度 適當(dāng)?shù)捻g性第二相提高斷裂韌度 一顯微組織提高材料塑性的顯微結(jié)構(gòu)提高斷裂韌度 二 特殊改性處理 主要對(duì)金屬材料 亞溫淬火使晶粒細(xì)化 相界面增加 單位面積雜質(zhì)濃度降低 提高強(qiáng)度和斷裂韌度 超高溫淬火晶粒粗化 塑性和沖擊吸收功降低 但斷裂韌度提高 形變熱處理高溫形變熱處理 使晶粒細(xì)化 提高強(qiáng)度和斷裂韌度 低溫形變熱處理 不僅使晶粒細(xì)化 而且增加位錯(cuò)密度 從而提高強(qiáng)度和斷裂韌度 三 外界因素的影響 溫度 降低溫度 降低斷裂韌度 應(yīng)變速率 類似于溫度的影響 第三節(jié) 斷裂韌度在工程中的應(yīng)用 材料的選擇 安全校核 失效分析 評(píng)價(jià)材料脆性 材料開發(fā)