金属材料的断裂韧性李慕姚

金属材料的断裂韧性李慕姚小结一、应力场强度因子1.裂纹体的三种断裂模式2.裂纹尖端应力场

3.应力场强度因子KI的物理意义二、断裂韧性的影响因素1.杂质2.晶粒尺寸3.组织结构4.热处理三、裂纹尖端塑性区及其修正1.裂纹尖端塑性区大小2.应力松弛对塑性区的影响3.线弹性理论公式的修正张开型－I型正应力垂直于裂纹面扩展方向与正应力垂直压力容器一、应力场强度因子1、裂纹体的三种断裂模式（1）张开型－I型（2）滑开型－II型（3）撕开型－III型滑开型－II型切应力平行于裂纹面扩展方向与切应力平行撕开型－III型切应力平行于裂纹前缘扩展方向与切应力垂直I型裂纹最危险：缺口根部为三向应力状态2、裂纹尖端应力场应力场强度因子Y－裂纹形状因子用线弹性断裂力学分析3、应力场强度因子KI的物理意义

KI是衡量裂纹顶端应力场强烈程度的参量，决定于应力水平、裂纹尺寸和形状，是各因素在裂纹顶端产生效果的综合体现 KIC－断裂韧性：裂纹失稳扩展的临界状态所对应的应力场强度因子，表示对裂纹扩展的阻力，是材料本身固有的性能

KC：平面应力状态断裂韧性KIC：平面应变状态断裂韧性

断裂判据：KI≥KICKI和KIC的区别：

KI：裂纹前端应力场强度的度量KIC：材料阻止宏观裂纹失稳扩展能力的度量与裂纹大小、形状和外加应力有关与裂纹大小、形状和外加应力无关与材料成分、热处理工艺等有关，是材料特性参数（1）含中心穿透裂纹的有限宽板

（2）紧凑拉伸试样（3）单边裂纹弯曲试样（4）体内椭圆裂纹（5）表面半椭圆裂纹二、断裂韧性的影响因素影响因素具体影响原理杂质和第二相夹杂物数量↓KIC↑1.d－夹杂物间距d↑KIC↑2.杂质晶界偏聚：晶界结合力↓KIC↓

晶粒尺寸晶粒尺寸↓KIC↑晶粒尺寸↓，晶界面积↑1裂纹扩展阻力↑KIC↑2单位面积杂质含量↓KIC↑组织结构应力诱发相变钢>奥氏体>板条马氏体>针状马氏体第二相特殊热处理超高温淬火，亚临界区淬火，压力加工和热处理提高KIC细化晶粒外部因素影响因素具体影响温度温度↓KIC↓应变速率应变速率↓KIC↓有绝热效应

三、裂纹尖端塑性区及其修正弹性应力场计算存在的问题：r→0时，σx、σy、τxy→∞线弹性力学不适用实际情况：应力超过屈服强度后，材料产生塑性变形公式修正：塑性区很小时，修正后线弹性力学仍有效1、裂纹尖端塑性区大小平面应变状态θ=0时平面应力状态θ=0时表面塑性区大，平面应力状态中心塑性区小，平面应变状态米赛斯屈服判据2、应力松弛对塑性区的影响应力松弛效应：

σy达到σys以后，把高出的应力部分传递给r>r0的区域，使r0前方区域发生屈服应力松弛结果：屈服区域从r0扩大到R能量分析：ABD等于BEHG平面应力状态平面应变状态应力松弛使得塑性区扩大1倍3、线弹性理论公式的修正修正方法：有效裂纹长度修正思路：塑性区松弛弹性应力的作用等同于裂纹长度增加后松弛弹性应力的作用有效裂纹长度平面应力状态平面应变状态应力场强度因子有效裂纹与真实裂纹塑性区之外（r≥R）的应力场分布相同不同裂纹的求解公式

能量判据

弹塑性条件下断裂韧度

KIC测试法Thanks人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能