《材料力學性能金屬的斷裂韌 材料力學性能 講義教案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《材料力學性能金屬的斷裂韌 材料力學性能 講義教案（51頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、會計學1材料力學性能材料力學性能 金屬的斷裂韌金屬的斷裂韌 材料力學性材料力學性能能 講義講義6/7/20222第1頁/共51頁6/7/20223第2頁/共51頁6/7/20224第3頁/共51頁6/7/20225第4頁/共51頁6/7/20226第5頁/共51頁6/7/20227n平面應力：指所有的應力都在一個平面內，n平面應力問題主要討論的彈性體是薄板，薄壁厚度遠遠小于結構另外兩個方向的尺度。薄板的中面為平面，所受外力均平行于中面面內，并沿厚度方向不變，而且薄板的兩個表面不受外力作用。n平面應變：指所有的應變都在一個平面內。n平面應變問題比如壓力管道、水壩等，這類彈性體是具有很長的縱向軸的

2、柱形物體，橫截面大小和形狀沿軸線長度不變，作用外力與縱向軸垂直，且沿長度不變，柱體的兩端受固定約束。xy第6頁/共51頁6/7/20228第7頁/共51頁6/7/202293cos(1 sinsin)22223cos(1 sinsin)2222()(0(3sincoscos2222IxIyzxyzIxyKrKrKr 平面應變)平面應力)第8頁/共51頁6/7/2022102212cos1 2sin2212sin2(1)cos22IIruKErvKE第9頁/共51頁6/7/202211第10頁/共51頁6/7/202212第11頁/共51頁6/7/202213第12頁/共51頁6/7/20221

3、4第13頁/共51頁6/7/202215第14頁/共51頁6/7/202216IICKK第15頁/共51頁6/7/202217第16頁/共51頁6/7/202218221222312()22()22()xyxyxyxyxyxy 第17頁/共51頁6/7/2022191233cos(1 sin)222cos(1 sin)2220(2cos(22IIIKrKrKr平面應力)平面應變)第18頁/共51頁6/7/20222022222221() cos(1 3sin)()22213() (1 2 ) cossin)(2242IsIsKrKr 平面應力平面應變)第19頁/共51頁6/7/202221第2

4、0頁/共51頁6/7/202222202201() (2(1 2 )() (2IsIsKrKr 平面應力)平面應變)第21頁/共51頁6/7/202223第22頁/共51頁6/7/2022240002rIysKdrRr002IysrKR20222IIssKKR積分，得：將平面應力的r0值代入，且ys=s，得：2001()2IsKRr 可見，在平面應力條件下，考慮了應力松弛之后，平面應力塑性區(qū)寬度正好是r0的兩倍。第23頁/共51頁6/7/2022252 2yss第24頁/共51頁6/7/202226201()4 2IsKr在應力松弛影響下，平面應變塑性區(qū)的寬度為：所以在平面應變條件下，考慮了應

5、力松弛的影響，其塑性區(qū)寬度R0也是原r0的兩倍。201()2 2IsKR第25頁/共51頁6/7/202227第26頁/共51頁6/7/202228第27頁/共51頁6/7/2022292222(1 0.16(/)(1 0.056(/)IsIsYaKYYaKY 平面應力)平面應變)22(1 0.5(/)(1 0.177(/)IsIsaKaK 平面應力)平面應變)1.1Y例如，1. 對于無限板的中心穿透裂紋，考慮塑性區(qū)影響時，Y=1/2，所以KI的修正公式為：2. 對于大件表面半橢圓裂紋， ，所以KI的修正公式為：22221.1(0.608(/)(0.212(/)IsIsaKaK 平面應力)平面

6、應變)第28頁/共51頁6/7/202230WeUpA2sA()(2)psUWA A第29頁/共51頁6/7/202231eUUWn通常把裂紋擴展單位面積時系統(tǒng)釋放勢能的數(shù)值稱為裂紋擴展能量釋放率，簡稱能量釋放率或能量率，用G表示。第30頁/共51頁6/7/2022321() (1() (eIFeIUGBaUGBa 恒載荷)恒位移)第31頁/共51頁6/7/202233（四）GIC和KIC的關系第32頁/共51頁6/7/202234第33頁/共51頁6/7/202235第34頁/共51頁6/7/202236第35頁/共51頁6/7/202237第36頁/共51頁6/7/202238第37頁/共

7、51頁6/7/202239第38頁/共51頁6/7/202240第39頁/共51頁6/7/202241第40頁/共51頁6/7/2022422. 基體相結構和晶粒大小的影響n奧氏體鋼的KIC較鐵素體鋼的高；基體晶粒越小，KIC越高。第41頁/共51頁6/7/2022434. 顯微組織的影響n板條馬氏體是位錯型亞結構，具有較高的強度和塑性，裂紋擴展阻力較大，呈韌性斷裂，所以KIC較高。而針狀馬氏體是孿晶型結構，硬而脆，裂紋擴展阻力小，因而KIC很低。第42頁/共51頁6/7/202244第43頁/共51頁6/7/202245第44頁/共51頁6/7/202246第45頁/共51頁6/7/202247在小應變條件下，J積分和積分路線無關，所以J積分反映了裂紋尖端區(qū)的應變能，也就是應力集中程度。對于彈塑性材料，由于塑性變形是不可逆的，只有在單調加載，不發(fā)生卸載時，才存在積分與路徑無關。在線彈性條件下，JI=GI，JI為I型裂紋線積分。第46頁/共51頁6/7/202248第47頁/共51頁6/7/202249第48頁/共51頁6/7/202250在裂紋開始擴展的臨界條件下：在小范圍屈服臨界條件下：平面應力條件下：平面應變條件下：還可以與其它斷裂韌度指標聯(lián)系起來：第49頁/共51頁6/7/202251第50頁/共51頁