材料的斷裂ppt課件-資料下載頁
2025-01-14 21:30本頁面
【正文】 2cEC??? ?平面應(yīng)變狀態(tài)下的斷裂強度為： 22(1 )cEC??? ???上兩式可改寫成： 該常數(shù)反映了材料抵抗斷裂的能力 71 如果能控制裂紋長度和原子間距同數(shù)量級，就可使材料達到理論強度。因此， 制備高強度材料的措施 是： E和 γ要大，而裂紋尺寸 C要小。由于同種材料中大尺寸材料比小尺寸材料包含的裂紋數(shù)目更多，使得大尺寸材料的斷裂強度較低，這就是 材料強度的尺寸效應(yīng) 。 72 Griffith公式建立了工作應(yīng)力、裂紋長度和材料性能常數(shù)之間的關(guān)系，解釋了脆性材料強度遠(yuǎn)低于其理論強度的現(xiàn)象。 Griffith的裂紋脆性斷裂理論應(yīng)用在陶瓷、玻璃等脆性材料中取得很大成功，但當(dāng)用在金屬和非晶態(tài)高聚物時遇到新的問題，實驗測得的斷裂強度比計算得到的大得多。 應(yīng)當(dāng)注意的是 ，在 Griffith公式導(dǎo)出的過程中，沒有考慮物體在斷裂過程中發(fā)生塑性變形而消耗的塑性變形功，所以上述公式僅適用于脆性斷裂或裂紋頂端的塑性變形可以被忽略的情況。 對金屬材料而言，斷裂時所消耗的塑性變形功遠(yuǎn)大于材料斷裂時新表面的表面能（ 46個數(shù)量級），所以在 Griffith公式提出 30年后， Orowan對該公式提出了修正。 73 4 Orowan理論（ 1949年） Orowan認(rèn)為，延性材料受力時產(chǎn)生的塑性形變時消耗了大量的能量，使得斷裂強度提高，引入 擴展單位面積裂紋所需的塑性功 γp，得延性材料的斷裂強度 σc為 ()pcEC???? ?? 一般地， γp》 γ， 即在延性材料中塑性功 γp控制著斷裂過程，因此塑性是阻止斷裂的一個重要因素。 陶瓷、玻璃等脆性材料有微米級微觀線度的裂紋時，就會發(fā)生低于理論結(jié)合強度的裂紋，而金屬和非晶態(tài)高聚物則在有毫米級宏觀尺寸的裂紋時，才會發(fā)生低應(yīng)力的斷裂。 74 幾種常用結(jié)構(gòu)材料的理論斷裂強度 材料 E/GPa γ/Jm2 a0/nm σm/GPa E/σm αFe 210 石英玻璃 70 NaCl 43 MgO 240 Al2O3 380 46
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