《无机材料物理性能》第6讲资料.ppt

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1、2021年10月7日无机材料物理性能第六讲应力场强度因子和平面应变断裂韧性2002年11月19日，希腊“威望”号油轮在西班牙加利西亚省所属海域触礁，断裂成两截，随后逐渐下沉。据悉，这艘船上共装有7.7万吨燃料油。生态学家称这可能是世界上最严重的燃油泄漏事件之一。1912年号称永不沉没的豪华的泰坦尼克号(Titanic)沉没于冰海中。1985年以后，探险家们数次深潜到海底研究沉船，取出遗物。1995年2月美国《科学大众》(PopularScience）杂志发表了RGannon的文章，标题是『WhatReallySankTheTitanic』,回答了80年未解之谜。上图是两个冲击试验结果，左面

2、的试样取自海底的Titanic号，右面的是近代船用钢板的冲击试样。由于早年的Titanic号采用了含硫高的钢板，韧性很差，特别是在低温呈脆性。所以，冲击试样是典型的脆性断口。近代船用钢板的冲击试样则具有相当好的韧性。裂纹扩展方式裂纹尖端应力场分析掰开型2arxyσσ裂纹尖端应力场分析掰开型KI称为应力场强度因子裂纹尖端应力场分析掰开型裂纹尖端处的一点：裂纹扩展的主要动力：y裂纹尖端应力场分析滑开型裂纹尖端应力场分析撕开型应力场强度因子大而薄的板，中心穿透裂纹大而薄的板，边缘穿透裂纹三点弯曲切口梁线性断裂力学判据KI=KICKI—应力强度因子KIC—断裂韧性(由实验确定)应力场强度因子临

3、界应力场强度因子由Griffith理论，已得出：(平面应力状态)(平面应变状态)故即22§2-5裂纹的起源与快速扩展裂纹的起源晶体微观缺陷发展成裂纹材料表面的机械强度损伤与化学腐蚀形成的表面裂纹──最危险的的裂纹(裂纹的扩展由表面裂纹开始)热应力引起裂纹气体逸出形成的裂纹晶体生长或无定形向晶形转变形成裂纹裂纹的起源与快速扩展裂纹的快速扩张（失稳扩展）裂纹扩展的动力：裂纹扩展的阻力：Gc=2超过临界状态后，多余的能量的去向裂纹的加速扩展裂纹的繁殖最后形成复杂的断面防止裂纹扩展的措施使用应力不超过σc在材料中设置吸收能量的装置人为地在材料中造成大量极微细的小于临界尺寸的裂纹。思考题：同一种材

4、料作强度测试时，大小试样的强度是否相同？为什么？如何防止低应力下的脆性断裂？为什么裂纹一旦达到临界尺寸，就迅速扩展？防止裂纹扩展的措施有哪些？Thankyou!