復(fù)習(xí)1脆性斷裂

3/3.10-11斷裂力學(xué)ⅠⅡ3/3.12-13斷裂力學(xué)ⅢⅣ3/3.14-15動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)ⅠⅡ3/3.16動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)Ⅲ3/3.17動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)Ⅳ斷裂力學(xué)與動(dòng)載焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)斷裂力學(xué)ⅠⅡⅢⅣ主要內(nèi)容疲勞和脆性斷裂線彈性斷裂力學(xué)斷裂力學(xué)的應(yīng)用疲勞強(qiáng)度的基本概念影響焊接接頭疲勞強(qiáng)度的因素提高焊接結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度的措施1.2結(jié)構(gòu)脆性斷裂的特點(diǎn)及斷口特征1.2.1脆性斷裂的特點(diǎn)⑴名義工作應(yīng)力低:只有材料的1/3～1/10，甚至外載荷等于零。⑵斷裂之前無明顯塑性變形，無征兆，突發(fā)斷裂，速度快。⑶低應(yīng)力脆性破壞多發(fā)生在低溫陰冷的時(shí)刻。1.2.1脆性斷裂的特點(diǎn)⑷發(fā)生低應(yīng)力脆性斷裂的結(jié)構(gòu)內(nèi)，多半存在著較大的內(nèi)應(yīng)力，有較高的內(nèi)能。⑸發(fā)生低應(yīng)力脆性斷裂的結(jié)構(gòu)上，必有裂源或應(yīng)力集中點(diǎn)存在。脆性斷裂對(duì)缺陷和應(yīng)力集中很敏感。前三個(gè)特點(diǎn)，讓人猝不及防，容易造成嚴(yán)重危害;后兩個(gè)特點(diǎn)，反映了低應(yīng)力脆性斷裂的必然性。1.2.2脆性斷裂的斷口特征斷面形狀：解理斷裂：斷口平齊，有放射狀撕裂棱形，即人字紋，其尖鋒指向裂紋源晶界斷裂：表面平齊，呈顆粒狀或粗瓷狀，邊緣有剪切唇微觀形態(tài)：①解理斷裂：河流花樣，舌狀花樣，扇形花樣②晶界斷裂：巖石狀花樣，冰糖狀花樣，為不同程度的晶粒多面體1.3結(jié)構(gòu)發(fā)生脆性斷裂的原因和條件（金屬結(jié)構(gòu)脆性斷裂的能量理論）固體內(nèi)部的裂紋和缺陷，導(dǎo)致其發(fā)生低應(yīng)力脆性斷裂。使材料的實(shí)際斷裂強(qiáng)度只有其理論強(qiáng)度的1/10～1/1000。金屬材料單位面積局部塑性變形能為——P裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展條件為

πaσ2/E≥2P兩點(diǎn)結(jié)論：①由能量原理可以看出，拉應(yīng)力σ（可能包括外載引起的拉應(yīng)力和內(nèi)部殘余拉應(yīng)力）是裂紋產(chǎn)生和擴(kuò)展的動(dòng)力，拉應(yīng)力及缺陷的大小直接影響裂紋萌生和擴(kuò)展的速度。②阻止裂紋擴(kuò)展的主要因素是壓應(yīng)力和材料的塑性變形。1.4影響金屬結(jié)構(gòu)延、脆性斷裂的主要因素（產(chǎn)生脆性斷裂的原因）1.4.1內(nèi)在抗力因素⑴材質(zhì)因素①金屬的化學(xué)成分及其晶粒度②延/脆轉(zhuǎn)變溫度③材質(zhì)缺陷⑵結(jié)構(gòu)因素：①結(jié)構(gòu)形體、尺寸等影響應(yīng)力大小、分布的因素；②結(jié)構(gòu)表面形狀的突變較大，則應(yīng)力集中嚴(yán)重；③突變處的局部剛度過大，則使結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)力集中敏感…等。⑶內(nèi)部應(yīng)力：焊接內(nèi)應(yīng)力構(gòu)件之間的拘束應(yīng)力溫差應(yīng)力各種冷熱加工應(yīng)力1.4.2外在客觀因素⑴應(yīng)力狀態(tài)力學(xué)狀態(tài)圖材料力學(xué)性能，包括正斷抗力——SoT剪切屈服極限——tT剪斷抗力——tK應(yīng)力狀態(tài)指標(biāo)軟性系數(shù)——tgαtgα=τmax/σmax有尖銳缺口的厚板即使在單向應(yīng)力作用下也會(huì)出現(xiàn)三向拉應(yīng)力狀態(tài)，使應(yīng)力狀態(tài)指標(biāo)tgα提高，增加了脆斷的可能性塑性變形三點(diǎn)好處：（一）促使應(yīng)力集中點(diǎn)的應(yīng)力均勻化，降低應(yīng)力集中的作用；（二）可使內(nèi)應(yīng)力重新分布，減小殘余應(yīng)力的大小和影響；（三）可通過一定的塑性變形位移，使外力做功，消耗一部分內(nèi)能，減小脆性破壞的危險(xiǎn)性。⑵環(huán)境溫度

溫度較高會(huì)增大金屬原子的活力，容易發(fā)生塑性變形，不易產(chǎn)生脆性斷裂。低溫會(huì)使金屬材料變脆，發(fā)生（延/脆）轉(zhuǎn)變。⑶加載速率1.5預(yù)防脆性斷裂的措施1.5.1正確選擇材料選材原則滿足強(qiáng)度要求，滿足韌性要求，滿足經(jīng)濟(jì)效益要求

1.5.2正確設(shè)計(jì)⑴盡量采用合理的結(jié)構(gòu)形式⑵盡量減小結(jié)構(gòu)和焊接接頭部位的應(yīng)力集中⑶盡量避免接頭區(qū)局部剛度過大，局部剛度越大，對(duì)應(yīng)力集中越敏感。⑷注意結(jié)構(gòu)中次要元件的質(zhì)量。1.5.3合理安排結(jié)構(gòu)制造工藝合理選擇焊接材料，焊接方法及工藝參數(shù)消