3强度3.1.pptVIP

* 强度树图的建立： 以强度和断裂强度为树干，理论解释为树皮，支配强度的宏观因素和微观因素为树根，将各种强度特性以树枝形式伸展到各个应用领域。 例如： 高温材料必须在高温下具有一定的断裂强度，必须掌握如何评价它的耐热性、热冲击、化学腐蚀和机械冲击等特性。 强度树图 3.1 无机材料的理论强度 磨损 摩擦 硬度 机械冲击 化学腐蚀 耐热性 热疲劳 热冲击 断裂强度 材料的强度 强度理论 光学材料 多孔质材料 高温材料 结构材料 玻璃 水泥 耐火材料 复合材料 电子电器材料 生物材料 耐摩擦材料 耐磨损材料 工具材料 气孔、晶粒、杂质、晶界(大小、形状、分布)等宏观缺陷 晶体结构,单晶多晶和非晶体中的微观缺陷 那些因素影响材料的强度？ 这些因素与显微结构间的关系？ 材料在怎样的状态下断裂?断裂过程怎样？ 韧性是什么？ 材料的可靠性？具有怎样的强度？可能用于什么地方？ 与强度有关的问题（共性，特性） 与材料强度有关的断裂力学的特点： ? 着眼于裂纹尖端应力集中区域的力场和应变场分布； ? 研究裂纹生长、扩展最终导致断裂的动态过程和规律； ? 研究抑制裂纹扩展、防止断裂的条件。 ? 给工程设计、合理选材、质量评价提供判据。 断裂力学的分类： 断裂力学根据裂纹尖端塑性区域的范围，分为两大类： （1）线弹性断裂力学---当裂纹尖端塑性区的尺寸远小于裂纹长度，可根据线弹性理论来分析裂纹扩展行为。 （2）弹塑性断裂力学---当裂纹尖端塑性区尺寸不限于小范围屈服，而是呈现适量的塑性，以弹塑性理论来处理。 固体在拉伸应力下，由于伸长而储存了弹性应变能，断裂时，应变能提供了新生断面所需的表面能。 即： ?th x/2=2?s 其中：?th 为理论强度； x为平衡时原子间距的增量； ?：表面能。 虎克定律： ?th =E (x/r0) 理论断裂强度： ?th =2 (?s E/ r0 )1/2 3.1.1理论断裂强度 (1) 能量守衡理论 Orowan以应力—应变正弦函数曲线的形式近似的描述原子间作用力随原子间距的变化。 x ? ?/2 ?th 0 r0 (2) Orowan近似 x很小时，根据虎克定律： ? = ? E=Ex/r0, 且 sin(2?x/ ?)= 2?x/ ? 得 ? th = (?s E/ r0 )1/2 与?th =2 (?s E/ r0 )1/2 相比两者结果是一致的。 理论断裂强度： ?th = 2 ? ?s / ? 即 ? = ?th sin(2?x/ ?) 分开单位面积的原子作功为： U=? ?th sin(2?x/ ?)dx = ? ?th / ? = 2?s ?/2 0 *