文档介绍：第四章金属的断裂韧度断裂是机件的一种最危险失效形式,尤其是脆性断裂,极易造成安全事故和经济损失。一、断裂力学的起源和发展n—安全系数,n≥1;n越大越安全应力复杂、大高强、超高强度材料的应用脆断严重(低应力脆断)§,对塑性(δ、ψ)、韧度(AK、tk)及缺口敏感度(NSR)等安全性指标提出附加要求据此设计机件,按理是安全可靠的,应该不会发生塑性变形和断裂§:发生断裂时,应力很低,工作应力<许用应力随着n的增大,低应力脆断的趋势增加若材料强度提高,低应力脆断的趋势增大中、低强度材料,受载截面增大,低应力脆断的趋势增大属于脆性断裂,危害极大§、断裂力学的分类线弹性断裂力学:解决脆性、高强及超高强度的材料弹塑性断裂力学:中低强度的材料三、裂纹的类型张开型Ⅰ型滑开型Ⅱ型撕开型Ⅲ型含裂纹的金属机件(或构件),根据外加应力与裂纹扩展面的取向关系,裂纹扩展有三种基本形式。§(Ⅰ型)裂纹拉应力垂直作用于裂纹扩展面裂纹沿作用力方向张开,沿裂纹面扩展。轴的横向裂纹在轴向拉力或弯曲力作用下的扩展容器纵向裂纹在内压力下的扩展滑开型(Ⅱ型)裂纹切应力平行作用于裂纹面,而且与裂纹线垂直 裂纹沿裂纹面平行滑开扩展。 花键根部裂纹沿切向力的扩展撕开型(Ⅲ型)裂纹切应力平行作用于裂纹面,而且与裂纹线平行裂纹沿裂纹面撕开扩展。轴的纵、横裂纹在扭矩作用下的扩展。§,往往是它们的组合,如Ⅰ-Ⅱ、Ⅰ-Ⅲ、Ⅱ-Ⅲ型复合形式。在这些不同的裂纹扩展形式中,以I型裂纹扩展最危险,容易引起脆性断裂。§、平面应力与平面应变1、平面应力(薄板)受力物体的三个主应力σ1、σ2、σ3,在某种情况下,其中的一个主应力为0,则这种应力状态为平面应力状态。B(z=0,z=B)平面应力状态(二向应力、三向应变状态)薄板板越薄越容易处于平面应力状态因为板很薄,认为板中垂直于Z轴的任意面上Z方向应力分量为0与Z轴垂直的前后两个板面:而Z方向应变分量不为0.§、平面应变(厚板)受力物体的三个主应变ε1、ε2、ε3,在某种情况下,其中的一个主应变为0,则这种应力状态为平面应变状态。拦水大坝在O点非常薄的薄板一般处于平面应力状态,厚板处于平面应变状态。平面应变比平面应力状态下的材料更难发生塑性变形。平面应变使裂纹三向塑性变形受到约束,塑性变形困难,比平面应力状态更易扩展。平面应变状态(三向应力、二向应变状态)§§、裂纹尖端的应力场(无限宽板,中心穿透裂纹)P(r,θ)点应力场Ⅰ型裂纹§,θ=0拉应力分量最大,切应力分量为0,裂纹最易沿X方向扩展§