復習1脆性斷裂

3/3.10-11斷裂力學ⅠⅡ3/3.12-13斷裂力學ⅢⅣ3/3.14-15動載焊接結(jié)構(gòu)的設計ⅠⅡ3/3.16動載焊接結(jié)構(gòu)的設計Ⅲ3/3.17動載焊接結(jié)構(gòu)的設計Ⅳ斷裂力學與動載焊接結(jié)構(gòu)設計斷裂力學ⅠⅡⅢⅣ主要內(nèi)容疲勞和脆性斷裂線彈性斷裂力學斷裂力學的應用疲勞強度的基本概念影響焊接接頭疲勞強度的因素提高焊接結(jié)構(gòu)疲勞強度的措施1.2結(jié)構(gòu)脆性斷裂的特點及斷口特征1.2.1脆性斷裂的特點⑴名義工作應力低: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低應力脆性破壞多發(fā)生在低溫陰冷的時刻。1.2.1脆性斷裂的特點⑷發(fā)生低應力脆性斷裂的結(jié)構(gòu)內(nèi)，多半存在著較大的內(nèi)應力，有較高的內(nèi)能。⑸發(fā)生低應力脆性斷裂的結(jié)構(gòu)上，必有裂源或應力集中點存在。脆性斷裂對缺陷和應力集中很敏感。前三個特點，讓人猝不及防，容易造成嚴重危害;后兩個特點，反映了低應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，導致其發(fā)生低應力脆性斷裂。使材料的實際斷裂強度只有其理論強度的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)擴展條件為

πaσ2/E≥2P兩點結(jié)論：①由能量原理可以看出，拉應力σ（可能包括外載引起的拉應力和內(nèi)部殘余拉應力）是裂紋產(chǎn)生和擴展的動力，拉應力及缺陷的大小直接影響裂紋萌生和擴展的速度。②阻止裂紋擴展的主要因素是壓應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、尺寸等影響應力大小、分布的因素；②結(jié)構(gòu)表面形狀的突變較大，則應力集中嚴重；③突變處的局部剛度過大，則使結(jié)構(gòu)對應力集中敏感…等。⑶內(nèi)部應力：焊接內(nèi)應力構(gòu)件之間的拘束應力溫差應力各種冷熱加工應力1.4.2外在客觀因素⑴應力狀態(tài)力學狀態(tài)圖材料力學性能，包括正斷抗力——SoT剪切屈服極限——tT剪斷抗力——tK應力狀態(tài)指標軟性系數(shù)——tgαtgα=τmax/σmax有尖銳缺口的厚板即使在單向應力作用下也會出現(xiàn)三向拉應力狀態(tài)，使應力狀態(tài)指標tgα提高，增加了脆斷的可能性塑性變形三點好處：（一）促使應力集中點的應力均勻化，降低應力集中的作用；（二）可使內(nèi)應力重新分布，減小殘余應力的大小和影響；（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性。⑵環(huán)境溫度

溫度較高會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。低溫會使金屬材料變脆，發(fā)生（延/脆）轉(zhuǎn)變。⑶加載速率1.5預防脆性斷裂的措施1.5.1正確選擇材料選材原則滿足強度要求，滿足韌性要求，滿足經(jīng)濟效益要求

1.5.2正確設計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，對應力集中越敏感。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