由本人自己,基于机械工业出版社《工程材料力学性能》第2版(束德林主编),针对四川大学材料学院金属材料工程系期末复习整理。
(2)微孔聚集断裂的微观断口特征:电子显微镜下观察到大小不等的圆形或椭圆韧窝。
4、断裂强度:
(1)★理论断裂强度的计算P30
决定材料强度的最基本因素:原子间结合力,原子间结合力越高,其弹性模量、熔点就越高
推导过程:(图1-33,P31,需画图)原子间作用力与原子间位移关系曲线近似:
位移很小时: ,又根据胡克定律:
0 ,二者合并有:
0
又单位裂纹表面外力所做功U0等于表面能γs两倍,即: 0
消去 后有: (
2 ,则有
(2)★断裂强度的裂纹理论(格尔菲斯裂纹理论)P32
前提:A、裂纹已经存在;B、局部应力集中
推导过程:(图1=34,P32;图1-35,P33,需画图)
2板材每单位体积储存弹性能σ/2E,实际代表单位面积弹性能。若在板中心割开一个垂直应力为σ的长度为2a
的裂纹,则原来弹性拉紧的平板释放能量:
W=4aγs。整个系统总能量变化为Ue+W,求其对裂纹半长a的一阶偏导等于0,得到裂纹失稳扩展的临界应力,即: 格尔菲斯公式: (
图1-35 裂纹扩展尺寸与能量变化关系 局限性:只适用于脆性固体,也就是只适用于那些裂纹尖端塑性变形可以忽略的情况。
断裂发生的必要和充分条件之间的联系和区别。
格雷菲斯裂纹理论是根据热力学原理,用能量平衡
(弹性能的降低与表面能的增加相平衡)的方法推到出了裂纹失稳扩展的临界条件。该条件是是断裂发生的必要条件,但并不意味着一定会断裂。
该断裂判据为:
裂纹扩展的充分条件是其尖端应力要大于等于理论断裂强度。(是通过力学方法推到的断裂判据)
该应力断裂判据为:
对比这两个判据可知:当ρ=3a0时,必要条件和充分条件相当
ρ<3a0时,满足必要条件就可行(同时也满足充分条件)
ρ> 3a0时,满足充分条件就可行(同时也满足必要条件)
Q:课后第25题
(1)材料成分:rs—有效表面能,主要是塑性变形功,与有效滑移系数目和可动位错有关;具有fcc结构的金属有效滑移系和可动位错的数目都比较多,易于塑性变形,不易脆断。凡加入合金元素引起滑移系减少、孪生、位