材料力學(xué)性能15

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(bào)廢?？偸窃诤附尤毕莸葢?yīng)力集中區(qū)域，艘報(bào)廢?？偸窃诤附尤毕莸葢?yīng)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(chǔ)罐，石油儲(chǔ)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(diǎn)應(yīng)力集中、內(nèi)外溫差）（低溫、脆性、焊點(diǎn)應(yīng)力集中、內(nèi)外溫差） 五十年代，美國北極星導(dǎo)彈固體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)殼體試驗(yàn)，發(fā)生五十年代，美國北極星導(dǎo)彈固體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)殼體試驗(yàn)，發(fā)生爆炸。高強(qiáng)度合

2、金鋼，傳統(tǒng)強(qiáng)度和韌性指標(biāo)合格，爆炸時(shí)工作爆炸。高強(qiáng)度合金鋼，傳統(tǒng)強(qiáng)度和韌性指標(biāo)合格，爆炸時(shí)工作壓力遠(yuǎn)低于許用應(yīng)力。壓力遠(yuǎn)低于許用應(yīng)力。（裂紋）（裂紋） 19631963年，美國年，美國F-111F-111飛機(jī)訓(xùn)練中，左翼脫落，飛機(jī)墜毀，而飛機(jī)訓(xùn)練中，左翼脫落，飛機(jī)墜毀，而當(dāng)時(shí)飛行速度、負(fù)荷遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)指標(biāo)。當(dāng)時(shí)飛行速度、負(fù)荷遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)指標(biāo)。（熱處理不當(dāng)、機(jī)翼樞（熱處理不當(dāng)、機(jī)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(qiáng)度理論嚴(yán)格設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，為什么不斷經(jīng)過傳統(tǒng)強(qiáng)度理論嚴(yán)格設(shè)計(jì)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(yīng)力，塑性材料為屈服應(yīng)力，塑性材料b（破壞），（破壞），為強(qiáng)度極限，脆性材料為強(qiáng)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(qiáng)度與超高強(qiáng)度材料制造，高強(qiáng)度鋼屈服應(yīng)力這些結(jié)構(gòu)大多由高強(qiáng)度與超高強(qiáng)度材料制造，高強(qiáng)度鋼屈服應(yīng)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(qiáng)度，取決于材料對裂紋擴(kuò)展的抗力，這種含裂紋材料的強(qiáng)度，取決于材料對裂紋擴(kuò)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(dāng)外加應(yīng)力 超過臨界應(yīng)力c(2)當(dāng)裂紋尺寸a 超過臨界裂紋尺寸ac裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展Orowan在1948年指出:金屬材料應(yīng)考慮塑性變形消耗裂紋擴(kuò)展釋放應(yīng)變能212aEpcaKI02xyIyxrK，平面應(yīng)變，平面應(yīng)力12133212)(02rKI，