材料力学性能第5章.pptVIP

第五章 材料的断裂韧性 5.1 断裂类型分类 5.2 理论断裂强度和含裂纹构件的断裂应力 5.3 各种断裂类型及相应断裂机理 5.4 平面应变断裂韧性KIC测试 5.5 表面裂纹断裂韧性KIE测试 5.6 平面应力断裂韧性KC的测试 5.7 J积分临界值JIC的测试 5.8 裂纹张开位移COD临界值dC的测试 5.9 材料的切口强度和冲击韧性 5.10 材料的低温脆性 5.1 断裂类型分类 5.2 理论断裂强度和含裂纹构件的断裂应力 1.原子键结合力sth 1.原子键结合力sth 2.理论剪切断裂强度tmax 1．Orowan断裂理论 2．Griffith理论  5.3 各种断裂类型及相应断裂机理 1.脆性断口 （1）宏观脆性断口 （2）解理断口 （3）准解理断口 （4）沿晶断口 2.脆断的应力判据 3.双参数脆断判据 4.脆性断裂的位错理论 （1）Zener-stroh位错塞积理论 （2） Cottrell位错反应理论 （3） Smith碳化物开裂理论 1.韧性断口 （1）剪切断口 （2）杯锥状宏观断口 （3）韧窝断口 2.微孔成核、长大和聚合 微孔成核 微孔长大 微孔聚合 3.影响韧性断裂扩展的因素 4.韧断的应力判据 5.韧断的应变判据 6.空洞形核的能量判据 6.空洞形核的能量判据 1.变温引起的韧-脆转变 1.变温引起的韧-脆转变 2.环境引起的韧-脆转变 （2）应力腐蚀 （3）氢脆 3.影响韧-脆转变的因素 （1）成分和组织结构的影响 （2）应力状态的影响 应力状态图 （3）试样几何尺寸影响 5.4平面应变断裂韧性KIC测试 5.4.1 应力强度因子KI和断裂韧性 1．不同试件及其应力强度因子表达式 （1）三点弯曲试件(S:W=1:4 ) （2）紧凑拉伸试件 （3）C形试件 （4）拱形三点弯曲试件 （5）圆形紧凑拉伸试件 （6）切口圆棒拉伸试件 2．试件尺寸要求 （1）平面应变条件对厚度的要求 （2）小范围屈服条件对裂纹长度的要求 （3）韧带尺寸要求 3．临界载荷的确定 3．临界载荷的确定 1．试件制备 1．试件制备 2．疲劳预裂 3．测量试件 4．试验程序 5．KQ的计算 5.5表面裂纹断裂韧性KIE测试 1．应力强度因子KI的表达式 （1）欧文近似解 （1）欧文近似解 （1）欧文近似解 （2）萨—小林解 2．试件的尺寸要求 （1）厚度、裂纹深度和韧带尺寸 （2）宽度和长度 3．临界载荷的确定 3．临界载荷的确定 5.6 平面应力断裂韧性KC的测试 1．应力强度因子KI的表达式 2．试件尺寸的选择 2．试件尺寸的选择 3．KC值的确定——R曲线法 3．KC值的确定——R曲线法 3．KC值的确定——P-V曲线法 5.7 J积分临界值JIC的测试 1 测试方法 1．多试件法 2．单试件法 3．阻力曲线法 2 临界点的确定 1．电位法 1．电位法 2．金相法——（1）多试件法 2．金相法——（2）单试件法 2．金相法——（2）单试件法 3．声发射法 5.8 裂纹尖端张开位移COD临界值dC的测试 5.8.1 计算d的表达式 测量裂纹尖端张开位移的实验 计算裂纹尖端张开位移的表达式 计算裂纹尖端张开位移的表达式 计算裂纹尖端张开位移的表达式 5.8.2 旋转因子 r 的选择 5.8.3 张开位移临界值VC的确定 第一类P-V曲线 第二类P-V曲线 第三类P-V曲线 第四类P-V曲线 5.8.4 δR -Δa曲线 5.9 材料的切口强度和冲击韧性 5.9.1 切口强度 切口强度评价 5.9.2 切口强度的估算 切口根部裂纹形成准则 切口根部裂纹形成准则 切口强度的估算 5.9.3 切口敏感度的评估 5.9.3 切口敏感度的评估 5.9.3 切口敏感度的评估 5.9.4 切口冲击韧性 冲击韧性 切口冲击韧性的应用 5.10 材料的低温脆性 5.8.1 计算d的表达式 5.8.2 旋转因子 r 的选择 5.8.3 张开位移临界值 VC的确定 5.8.4 δR-Δa曲线 COD：裂纹尖端张开位移，即Crack Open Distance 定义1：裂纹表面切线外推到原始裂纹尖端得到的张开位移 (英国C0D应用委员会和英国标准学会DD-19规范，下图中的d ) 定义2：扣去弹性张开位移以后，裂纹自由表面实测的张开位移曲线中直线部分(弹性位移去除后弹性区部分应为直线)外推到原始裂纹尖端所得到的张开位移(蔡其巩，下图中的 ) 定义3：取裂纹表面上的塑性区边界或弹塑性边界作为测量点，测得或计算其张开位移(有限元计算中采用，下