【正文】 69 B）拉緊平板，已存在裂紋的平板，將釋放彈性能 （釋放的能量，前面加負號） 彈性力學中： EaUe22????物理方程幾何方程 ??????????)()()()(????????GFffii70 釋放的彈性能 c）裂紋形成產生新表面所需要的能量 dx dyFU ae )(2022 ????21)2( aE sc ? ?? ? （ 149） d）能量守恒 （ 3）格雷菲斯公式 ??? aE aWUe 422???? saW ?4?saW ?4?（ ∵ 是兩個表面） 71 由上所述， 是金屬材料屈服時產生解理斷裂的判據。 ???? xS i nm2????? xxS i n 22 ?∵ 位移很小 , ∴ 67 a0— 原子間平衡距離， ?????? mNm dxxS i nU ?? ? 2200形成單位裂紋表面的功為： 此功應等于表面能的 2倍，即： γ— 表面能 鐵： σm≈E/ ，實際金屬材料： σm=E/10~1000 0axEE ?? ??02 aEm ??? ?可得： 結合虎克定律： 210)( aEm ?? ?所以： ???? ms ?268 格雷菲斯裂紋理論（ 1921年） （ 1）出發(fā)點 材料中已存在裂紋；局部應力集 中；裂紋擴展（增加新的表面）， 系統(tǒng)的彈性 （ 2）格雷菲斯模型 a）單位厚度、無限寬薄板，僅施 加一拉應力（平面應力）。 65 66 完整晶體，原子間作用力與原子間位移關系式為： 五、斷裂強度 理論斷裂強度 理論斷裂強度：外加正應力作用下，將晶體的兩個原子面沿垂直于 外力方向拉斷所需的應力。 64 微觀斷口特征 韌窩：微孔形核、長大和聚合在斷口上留下的痕跡。 （ 2）微孔長大 滑移面上的位錯向微孔運動，使其長大。是解理斷裂的變種。 62 （ 3）準解理 由于晶體內存在彌散硬 質點，解理裂紋起源于晶 內硬質處點，形成從晶內 某點發(fā)源的放射狀河流花 樣。 裂紋將沿若干組新的相互平等的解理面擴展，形成新的“河流”。 61 晶界對解理斷口的影響： （ a）小角度傾斜晶界 裂紋能越過晶界，“河流”可延續(xù)到相鄰晶粒內。 解離臺階的方式：解理裂紋與螺 位錯相交形成；通過二次解理 成撕裂形成。沿兩個高度不同的平行解理面上擴展的解理裂紋相交時形成。 60 （二）解理斷裂的微觀斷口特征電鏡觀察 （ 1）河流狀（圖 125）：解離臺階的標志。 第二相質點的平均自由程 λ越小，材料的強度 ↑ 。 位錯塞積理論 位錯塞積頭處應力集中，超過材料的理論斷裂強度而形成裂紋。 解理斷裂總是脆性斷裂。解理面一般是指低指數晶面 或表面能量低的晶面。 （ 2）微孔聚集型斷裂：微孔形核、長大、聚合導致材料分離。 沿晶斷裂，裂紋沿晶擴展，多數是脆性斷裂。一般是變形 75%為韌性斷裂。 材料的韌性與脆性行為會隨環(huán)境條件而改變。 55 脆性斷裂 （ 1）斷裂特點 斷裂前基本不發(fā)生塑性變形，無明顯前兆； 斷口與正應力垂直。 剪切唇：切斷。 斷口特征三要素：纖維區(qū)、放射區(qū)、剪切唇 纖維區(qū)：裂紋快速擴展。 一、斷裂的基本類型 根據斷裂前塑性變形大小分類：脆性斷裂；韌性斷裂 根據斷裂面的取向分類： 正斷；切斷 根據裂紋擴展的途徑分類： 穿晶斷裂；沿晶斷 裂 根據斷裂機理分類： 解理斷裂，微孔聚集型斷裂；純剪切斷裂 53 54 二、斷裂及斷口特征 （一）韌性斷裂與脆性斷裂（宏觀） 1. 韌性斷裂 （ 1）斷裂特點：斷裂前產生明顯 宏觀塑性變形，過程緩慢； 斷裂面一般平行于最大切應力， 并與主應力成 45o角。（斷裂使材料失去完整性，是機件三大失效形式之一。 TbU ??? 1 ()2T S bU ? ? ???或 計算公式： 52 167。 J/m2 靜力韌度：靜拉伸時，單位體積材料斷裂前所吸收的功。 σb/V （體積比強度） σb/V↑ ，減輕構件的重量。 50 塑性的意義和影響因素 意義： a）安全，防止產生突然破壞； b）緩和應力集中； c）軋制、擠壓等冷熱加工變形； 影響因素： （ a）細化晶粒，塑性 ↑ ； （ b）軟的第二相塑性 ↑ ； （ c）溫度提高，塑性 ↑ ； （ d）固溶、硬的第二相等，塑性 ↓ 。 %100A AA010 ????0A1A塑性指標的選用原則： 單一拉伸條件下工作的長形零件：用 δ或 δgt，因為產生縮頸 時局部區(qū)域的塑變量對總伸長無影響。 式中 , —— 試樣原始橫截面積 。 比例試樣： L0=5d0（短）或 L0=10d0（長） 由于大多數材料的集中塑性變形量大于均勻變形量，故 δ5δ10 。 式中 , —— 試樣原始標距長度 。 如： σb=1/3HBW, σb=2σ1 b?b?b?b? 1??48 六、塑性 塑性與塑性指標 塑性：金屬材料斷裂前發(fā)生塑性變形的能力。 ③ 的高低取決于屈服強度和應變硬化指數。 （ 2）意義： ① 標志塑性金屬材料的實際承載能力，但這種承載能力也僅限于光滑試樣單向拉伸的受載條件，且韌性材料的不能作為設計參數。 39。為了繼續(xù)變形，就必須提高軸向應力，因此縮頸處的真實應力高于單向受力下的軸向真實應力，并且隨著頸部進一步變細，真實應力還要不斷增加。 45 根據塑性變形時體積不變條件，即 dV=0 因 V=AL， 故 AdL+LdA=0 亦即： ???????1ddeLdLAdASdSAdA ??（ 121） 聯(lián)立式 (120)和 (121)： 縮頸判據 （ 122）