焊接区韧性测试.docVIP

一、填空： 1、一般情况下的脆性断裂、延性断裂及疲劳断裂多属穿晶型的断裂。沿晶型断裂是高温条件下材料断裂行为的特点。高温蠕变断裂首先是沿晶粒边界发生的。沿晶断裂基本上均属脆性断裂的范畴。晶界腐蚀开裂一般也是沿晶型断裂。 2、脆性断裂的断口往往垂直于正应力方向，较平坦、整齐，断口有金属光泽，强光下可看到断口中颗粒状的小面闪闪反光。用肉眼可看到断口中往往有放射条纹或人字纹。工程上规定光滑拉伸试样的断面收缩率小于5%的材料称为脆性材料。延性断裂宏观断口形貌呈凹凸不平的暗灰色纤维状。根据金属断裂理论，多晶体材料的断裂过程可分为裂纹形核、裂纹扩展和断裂三个阶段。 3、4、断口特征三要素。纤维区（Fibrous Zone FZ），此区为裂纹启裂区。表面较粗糙，呈纤维状；放射区（Radial Zone RZ）。此区与纤维区相邻，两者交界处标志着裂纹由缓慢扩展向快速失稳扩展过渡。放射区的特征在于它具有放射状花样，放射的方向与裂纹扩展方向平行，且垂直于裂纹前沿的轮廓线，其逆向则指向裂纹源。放射性花样是剪切型低能量撕裂的一种标志。剪切唇区（Shear Lip Zone SL）。此区为断裂的最终阶段区，它紧邻放射区，表面较光滑，并与拉伸应力轴呈45°交角。剪切唇区的断裂为典型的剪切型断裂，也是裂纹失稳快速扩展的结果。 5、按受力情况可将裂纹分为Ⅰ型、Ⅱ型及Ⅲ型，它是依照裂纹面和裂纹扩展方向与受力方向间的关系确定的。Ⅰ型裂纹为张开型裂纹，裂纹面与受力方向相垂直，裂纹扩展方向也垂直于外力。Ⅱ型裂纹为滑开型裂纹，裂纹面及裂纹扩展方向均与受力方向相平行。Ⅲ型裂纹为撕开型裂纹，此时裂纹面平行于受力方向，而裂纹扩展方向则垂直于受力方向。以上三种型式裂纹中，以Ⅰ型裂纹最为有害，危险性最大。 7、金属的韧性是一种力学性能，它是金属断裂前吸收变形能量的能力，也是在给定外界条件下所表现的行为。金属的韧性在数值上用力学试验中应力-应变曲线所包围的面积来表示，这个面积就表示了金属发生塑性变形及断裂全过程中所吸收的能量，它是强度和塑性的综合体现。 8、应力强度因子：它表示着在名义应力作用下裂纹尖端应力场的强弱程度，为各应力分量中的共同因子，故它的大小确定了裂纹尖端附近区域诸点应力的高低，因而称为应力场强度因子。当构件的KI值达到其临界值KIc时，构件就会失稳断裂。KI的临界值KIc，就表征了材料阻止裂纹扩展的能力，是材料抵抗断裂的一个韧性指标，称为断裂韧性。 9、裂纹张开位移：简称COD（Crack Opening Displacement），系指裂纹体受载后，在原裂纹尖端垂直于裂纹方向上所产生的位移，一般用δ表示。当裂纹张开位移δ达到某一临界值δc时，裂纹将会开裂。即δ=δc时，δc是材料弹塑性断裂韧性指标，是材料常数，可以由实验测得，它与温度有关。必须注意，δc是裂纹开裂的临界值，而不是裂纹最后失稳的临界值。 10、裂纹扩展能量释放率：裂纹扩展单位面积时系统能量释放量，或为裂纹扩展单位长度时的扩展力，用G表示。对一定材料而言，裂纹扩展所消耗的塑性功和裂纹表面能都是材料常数，而与外载情况以及裂纹儿何形状无关，因此G反映了材料抵抗断裂破坏的能力，称为材料的断裂韧度，它可由材料实验测定。当G达到Gc时，裂纹将失去平衡，开始失稳扩展。所以能量释放率断裂判据为：G=Gc。 11、J积分反映了裂纹尖端的某种力学特性或应力应变场强度；同时在分析中有可能避开裂纹尖端这个难以直接严密分析的区域。J积分的数值是一个与积分路径无关的常数，即具有守恒性。 12、疲劳断裂占失效90％，从应力集中出开始。断口显微特征为疲劳辉纹。 13、线弹性断裂力学：断裂力学的一个重要分支，它用弹性力学的线性理论对裂纹体进行力学分析，并采用由此求得的某些特征参量（如应力强度因子、能量释放率）作为判断裂纹扩展的准则。 线弹性断裂力学理论是断裂力学中最简单也是最基本的理论。其研究基础是线弹性理论，其研究对象是理想的线弹性体即服从胡克定律的材料。它主要从两个角度分析裂纹体的力学性能：一个是通过分析含有裂纹体的应力应变场，得到表征裂纹尖端应力应变场强度的特征参数——应力强度因子K；另一个是从能量的观点出发，考察裂纹扩展过程中能量的变化，得到表征裂纹扩展的能量变化的参数——能量释放率G。 14、弹塑性断裂力学：应用弹性力学、塑性力学研究物体裂纹扩展规律和断裂准则，适用于裂纹体内裂纹尖端附近有较大范围塑性区的情况。由于直接求裂纹尖端附近塑性区断裂问题的解析解十分困难，因此多采用J积分法、COD（裂纹张开位移）法、R（阻力）曲线法等近似或实验方法进行分析。 弹塑性断裂力学的研究范围为：当裂纹尖端前缘的塑性区尺寸大到了与裂纹尺寸相近，或超过；裂尖应力强度因子已不再适用的大范围屈服(包括全范围屈服，限于小变形)的弹塑性体的断裂问题