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1、 1943-19471943-1947年年, , 美國近美國近25002500艘全焊船艘全焊船10001000多起脆性破壞,多起脆性破壞,238238艘報廢??偸窃诤附尤毕莸葢袇^(qū)域,艘報廢。總是在焊接缺陷等應力集中區(qū)域,-3 -3 4 4水水 19471947年,蘇聯(lián)年,蘇聯(lián)4500m4500m3 3石油儲罐,石油儲罐,-43-43,底部和下部殼連接,底部和下部殼連接處,大量裂紋。處,大量裂紋。(低溫、脆性、焊點應力集中、內(nèi)外溫差)(低溫、脆性、焊點應力集中、內(nèi)外溫差) 五十年代,美國北極星導彈固體燃料發(fā)動機殼體試驗,發(fā)生五十年代,美國北極星導彈固體燃料發(fā)動機殼體試驗,發(fā)生爆炸。高強度合
2、金鋼,傳統(tǒng)強度和韌性指標合格,爆炸時工作爆炸。高強度合金鋼,傳統(tǒng)強度和韌性指標合格,爆炸時工作壓力遠低于許用應力。壓力遠低于許用應力。(裂紋)(裂紋) 19631963年,美國年,美國F-111F-111飛機訓練中,左翼脫落,飛機墜毀,而飛機訓練中,左翼脫落,飛機墜毀,而當時飛行速度、負荷遠低于設計指標。當時飛行速度、負荷遠低于設計指標。(熱處理不當、機翼樞(熱處理不當、機翼樞軸出現(xiàn)缺陷,疲勞載荷,裂紋)軸出現(xiàn)缺陷,疲勞載荷,裂紋) 經(jīng)過傳統(tǒng)強度理論嚴格設計的結(jié)構(gòu),為什么不斷經(jīng)過傳統(tǒng)強度理論嚴格設計的結(jié)構(gòu),為什么不斷出現(xiàn)斷裂呢?出現(xiàn)斷裂呢? ssnmaxbbnmax11maxns(屈服),(屈
3、服),為屈服應力,塑性材料為屈服應力,塑性材料b(破壞),(破壞),為強度極限,脆性材料為強度極限,脆性材料 循環(huán)加載循環(huán)加載 Mpas1400 這些結(jié)構(gòu)大多由高強度與超高強度材料制造,高強度鋼屈服應力這些結(jié)構(gòu)大多由高強度與超高強度材料制造,高強度鋼屈服應力%5,而普通鋼僅,而普通鋼僅200MPa,且材料韌性也很好,且材料韌性也很好( (材料可按延伸率分為脆性和韌性兩大類,材料可按延伸率分為脆性和韌性兩大類,5 5為界限為界限 ) )l上述典型事故中,脆性斷裂總是由宏觀裂紋引起的;上述典型事故中,脆性斷裂總是由宏觀裂紋引起的;l這些裂紋要么由冶金夾雜物及加工和裝配引起,要么由疲這些裂紋要么由冶
4、金夾雜物及加工和裝配引起,要么由疲勞載荷及工作環(huán)境引起;勞載荷及工作環(huán)境引起;l對于大多數(shù)結(jié)構(gòu)和零件來說,宏觀裂紋的存在是不可避免對于大多數(shù)結(jié)構(gòu)和零件來說,宏觀裂紋的存在是不可避免的;的;l含裂紋材料的強度,取決于材料對裂紋擴展的抗力,這種含裂紋材料的強度,取決于材料對裂紋擴展的抗力,這種抗力由材料的內(nèi)部屬性決定。抗力由材料的內(nèi)部屬性決定。122()cEa22cEaGriffith判據(jù):(1)當外加應力 超過臨界應力c(2)當裂紋尺寸a 超過臨界裂紋尺寸ac裂紋失穩(wěn)擴展Orowan在1948年指出:金屬材料應考慮塑性變形消耗裂紋擴展釋放應變能212aEpcaKI02xyIyxrK,平面應變,平面應力12133212)(02rKI,
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