复习1脆性断裂

3/3.10-11断裂力学ⅠⅡ3/3.12-13断裂力学ⅢⅣ3/3.14-15动载焊接结构的设计ⅠⅡ3/3.16动载焊接结构的设计Ⅲ3/3.17动载焊接结构的设计Ⅳ断裂力学与动载焊接结构设计断裂力学ⅠⅡⅢⅣ主要内容疲劳和脆性断裂线弹性断裂力学断裂力学的应用疲劳强度的基本概念影响焊接接头疲劳强度的因素提高焊接结构疲劳强度的措施1.2结构脆性断裂的特点及断口特征1.2.1脆性断裂的特点⑴名义工作应力低:只有材料的1/3～1/10，甚至外载荷等于零。⑵断裂之前无明显塑性变形，无征兆，突发断裂，速度快。⑶低应力脆性破坏多发生在低温阴冷的时刻。1.2.1脆性断裂的特点⑷发生低应力脆性断裂的结构内，多半存在着较大的内应力，有较高的内能。⑸发生低应力脆性断裂的结构上，必有裂源或应力集中点存在。脆性断裂对缺陷和应力集中很敏感。前三个特点，让人猝不及防，容易造成严重危害;后两个特点，反映了低应力脆性断裂的必然性。1.2.2脆性断裂的断口特征断面形状：解理断裂：断口平齐，有放射状撕裂棱形，即人字纹，其尖锋指向裂纹源晶界断裂：表面平齐，呈颗粒状或粗瓷状，边缘有剪切唇微观形态：①解理断裂：河流花样，舌状花样，扇形花样②晶界断裂：岩石状花样，冰糖状花样，为不同程度的晶粒多面体1.3结构发生脆性断裂的原因和条件（金属结构脆性断裂的能量理论）固体内部的裂纹和缺陷，导致其发生低应力脆性断裂。使材料的实际断裂强度只有其理论强度的1/10～1/1000。金属材料单位面积局部塑性变形能为——P裂纹失稳扩展条件为

πaσ2/E≥2P两点结论：①由能量原理可以看出，拉应力σ（可能包括外载引起的拉应力和内部残余拉应力）是裂纹产生和扩展的动力，拉应力及缺陷的大小直接影响裂纹萌生和扩展的速度。②阻止裂纹扩展的主要因素是压应力和材料的塑性变形。1.4影响金属结构延、脆性断裂的主要因素（产生脆性断裂的原因）1.4.1内在抗力因素⑴材质因素①金属的化学成分及其晶粒度②延/脆转变温度③材质缺陷⑵结构因素：①结构形体、尺寸等影响应力大小、分布的因素；②结构表面形状的突变较大，则应力集中严重；③突变处的局部刚度过大，则使结构对应力集中敏感…等。⑶内部应力：焊接内应力构件之间的拘束应力温差应力各种冷热加工应力1.4.2外在客观因素⑴应力状态力学状态图材料力学性能，包括正断抗力——SoT剪切屈服极限——tT剪断抗力——tK应力状态指标软性系数——tgαtgα=τmax/σmax有尖锐缺口的厚板即使在单向应力作用下也会出现三向拉应力状态，使应力状态指标tgα提高，增加了脆断的可能性塑性变形三点好处：（一）促使应力集中点的应力均匀化，降低应力集中的作用；（二）可使内应力重新分布，减小残余应力的大小和影响；（三）可通过一定的塑性变形位移，使外力做功，消耗一部分内能，减小脆性破坏的危险性。⑵环境温度

温度较高会增大金属原子的活力，容易发生塑性变形，不易产生脆性断裂。低温会使金属材料变脆，发生（延/脆）转变。⑶加载速率1.5预防脆性断裂的措施1.5.1正确选择材料选材原则满足强度要求，满足韧性要求，满足经济效益要求

1.5.2正确设计⑴尽量采用合理的结构形式⑵尽量减小结构和焊接接头部位的应力集中⑶尽量避免接头区局部刚度过大，局部刚度越大，对应力集中越敏感。⑷注意结构中次要元件的质量。1.5.3合理安排结构制造工艺合理选择焊接材料，焊接方法及工艺参数消