断口分析1概论课件.ppt

第一章???? 金属的断裂 机械失效现象 工程构件或机械零件的尺寸、形状或材料性能都会在某种外界因素的作用下发生变化，甚至发生局部或整体的破断，导致其无法或不能满意的执行预定的功能。 正确辨认潜在失效形式，防止过早出现失效现象 第一节???? 断裂的分类 基本的失效形式： 过大的弹性变形 塑性变形 破裂或断裂（最具危害性） 材料变化（金相变化、化学变化、核变化） 失效因素： 力、温度、时间、工作环境 失效部位： 整体、表面 1.脆性断裂和延伸断裂：根据宏观现象分 脆性断裂：1).裂纹源：材料表面、内部的缺陷、微裂纹； 2).裂纹扩展所需应力：较低屈服应力； 3).塑性变形：少或无； 4).断口：平齐、与正应力相垂直 ，人字纹或放射花纹； 5).晶界断裂；晶内断裂：一般解理面。 延性断裂：1).裂纹源：孔穴的形成和合并; 2).塑性变形：较大; 3).断口：三区，无光泽的纤维状，剪切面断裂、与拉伸轴线成45o . 2.穿晶断裂与沿晶断裂：根据断裂扩展途 径的不同来分 ?穿晶断裂：裂纹穿过晶粒内部、可能为脆性断裂也可 能是延性断裂； 沿晶断裂：裂纹沿着晶界扩展，多属脆断。应力腐蚀断口，氢脆断口。 3.韧窝、解理（及准解理）、沿晶和疲劳断裂：根据微观断裂的机制上分 4.正断、切断：根据断面的宏观取向与最大正应力的交角 正断：断面取向与最大正应力相垂直（解理断裂、平面应变条件下的断裂） 切断：断面取向与最大切应力相一致，与最大应力成45o交角（平面应力条件下的撕裂） 第二节 材料的韧性及断裂力学简介 1.材料的韧性：反映材料抗脆断能力的新指标 概念：材料从变形到断裂过程中吸收能量的大小，是材料强度和塑性的综合反映。 韧性的实验测定： 冲击韧性：冲击过程中材料吸收的功除以断的面积。 2.断裂力学：（脆断）以线弹性理论为基础 裂纹尺寸与断裂强度的关系 应力场强度分析与断裂韧性： 根据裂纹尖端应力分布的不同，主要可分为三类裂纹变形：Ⅰ型：裂纹张开型 Ⅱ型：边缘滑开型（正向滑开型） Ⅲ型：侧向滑开型（撒开型） 在平面应力、应变条件下有（Ⅰ型） ： K准则：当裂纹有缓慢扩展过渡到迅速扩展的瞬间，应力强度因子达到一个临界值KIC （以无限大板穿透裂纹为例） * * ：材料的断裂韧性，反映材料抗脆性断裂的物理 常量（不同于应力强度因子，与K准则相似） ：断裂应力（剩余强度） a：裂纹深度（长度） Y：形状系数（与试样几何形状、载荷条件、裂纹位 置有关） ：应力强度因子KN·mn-3/2 a：裂纹半长 Y：裂纹形状系数 即为：脆性断裂的K准则 KⅠC：材料常数，材料的平面应变断裂韧度 KI是由载荷及裂纹体的形状和尺寸决定的量，是表征 裂纹尖端应力场强度的计算量；KIC是材料固有的机 械性能参量，是表示材料抵抗脆断能力的试验量。 Ⅱ型、Ⅲ型裂纹的应力强度因子： Ⅱ型、Ⅲ型裂纹的失稳扩展条件：