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斷裂力學(xué)與斷裂過程
發(fā)布時間:2020-10-23 02:36:44來源:網(wǎng)絡(luò)瀏覽:2313次

大量研究指出,脆斷總是由宏觀裂紋引起的,而對于大多數(shù)零件和結(jié)構(gòu)來說,宏觀裂紋的存在是不可避免的。帶裂紋材料的強(qiáng)度取決于材料對裂紋擴(kuò)展的抗力,這種抗力由材料內(nèi)部屬性決定。應(yīng)用彈、塑性理論和新的試驗技術(shù),研究裂紋尖端附近的應(yīng)力、應(yīng)變場和裂紋的擴(kuò)展規(guī)律,即為斷裂力學(xué)。

構(gòu)件斷裂的過程

(1)裂紋的生成:① 在環(huán)境(疲勞、腐蝕、應(yīng)力、溫度等)的影響下,在構(gòu)建的應(yīng)力集中處產(chǎn)生宏觀的微小裂紋;② 材料自身的缺陷;③生產(chǎn)加工過程出現(xiàn)的裂紋。

(2)裂紋的亞臨界擴(kuò)展:在環(huán)境的影響下,構(gòu)件服役過程中宏觀微小裂紋逐漸緩慢擴(kuò)展。

(3)裂紋開始:在應(yīng)力作用下,裂紋逐漸擴(kuò)展,達(dá)到臨界長度,構(gòu)件突然失穩(wěn)破壞。

(4)裂紋傳播:失穩(wěn)的裂紋以高速傳播,速度可達(dá)在材料中聲速的1/4。

(5)裂紋停止:裂紋失穩(wěn)后可以穿過整個結(jié)構(gòu),使結(jié)構(gòu)件破壞;或在一定條件下,裂紋停止。


雖然將斷裂力學(xué)分為宏觀和微觀兩方面,但在實際使用中并不用分得那么清楚,很多情況下,宏觀斷裂也需要用微觀機(jī)理來解釋。

通過對斷裂規(guī)律有更進(jìn)一步的認(rèn)識,對缺陷進(jìn)行剩余強(qiáng)度和壽命的分析,對指導(dǎo)前期材料設(shè)計有著重要的意義,也更貼近實際。根據(jù)實際應(yīng)力計算出缺陷的臨界值,可用來控制缺陷的探傷要求;計算得出的材料剩余壽命,可用來指導(dǎo)選材及估算構(gòu)件使用壽命。

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