理论断裂强度及脆断理论.ppt

* * * * * * * * * * * 绪 论Introduction 材料失效方式 断裂为材料（构件）失效 (failure) 的三种方式之一。 磨损（wearing), 金属构件和其他部件相互作用,由于机械 摩擦而引起的逐渐损坏。 腐蚀（corrosion), 金属材料或其制件在周围环境介质的作用下，逐渐产生的损坏或变质现象。 断裂（fracture）, 是一个过程： 广义地，是指从微裂纹产生直至构件破断两部分的过程。 狭义地，是指从宏观裂纹形成到裂纹的扩展、合并直至构 件破断的过程。 两者的区别在于：是否将损伤算在内。 损伤(damage)：从微观裂纹形成到微裂纹扩展、合并形成宏观裂纹的过程。 本课程研究目的：  研究损伤与断裂的机理和规律；学习损伤与断裂的表征方法；预测构件的使用寿命,为防止事故发生及延长构件使用寿命提供设计依据。 返回 三者既相对独立，又会发生交互作用： 腐蚀与断裂常相伴发生，如应力腐蚀开裂（SCC, Stress Corrosion Crack)，这是指受拉伸应力作用的金属材料在某些特定的介质中，由于腐蚀介质与应力的协同作用而发生的脆性断裂现象。 磨损与断裂也常常同时发生。磨损实际上是由一个个微小的断裂过程组成的。 广义地讲，材料或构件在失效前的所有劣化过程均为损伤。因此，损伤是失效的前提，失效是损伤积累到极限情况的必然结果。任何延缓损伤的措施均可提高材料或构件的服役寿命。 晶体学原理(Principles of Crystallography)： crystal lattice, metallic bond, slip systems, stacking fault, lattice constants, crystallographic indices, phase, diffusion, phase transformation, ordered or disordered solid solution, texture, orientation, fcc (Al, Cu, ?-Fe)，bcc (?-Fe, Cr, V, W)，hcp (Zn, Mg, Be) 晶体缺陷(Defects in crystals)：?distortion 点缺陷(point defects): vacancy, interstitial atom, foreign interstitial atom 空位：未被占据的（或空着的）原子位置。 间隙原子：进入点阵间隙中的原子。 置换原子：替换基体原子位置的外来原子 线缺陷(linear defects): dislocation，原子错排的过渡区域。 刃型位错（edge dislocation），位错线垂直于滑移方向。 螺型位错（screw dislocation），位错线平行于滑移方向。 相关原理回顾Review of interrelated theory 面缺陷 （area defects） 层错（ stacking fault ）：是指密排晶体结构中的整层密排面上的原子发生了错排，这是晶体在滑移过程中造成的一种缺陷。它是一种晶格缺陷，它破坏了晶体周期排列的完整性，从而引起能量升高。通常把产生单位面积层错所需的能量称 为“层错能”。 晶界（grain boundary）：多晶体中每个晶粒是靠晶界将其联成一体。根据两部分晶体之间存在的位向差值θ的不同，可将晶界分为： ?大角度晶界：相邻部分晶体的位向差θ 10o 小角度晶界： 相邻部分晶体的位向差θ 10o 亚晶界：相邻部分晶体的位向差θ 2o 相界（phase boundary）：是指具有不同结构的两种固相之间的界面。 相关原理回顾Review of interrelated theory 金属塑性变形机制(Mechanics of plastic deformation)：(位错理论) Slip（滑移）: slip plane, slip direction, glide（交滑移）, climb（攀移），割阶 Twin（孪生）：twin boundary, shear deformation, Creep（蠕变）：diffusion, low stress Boundary slipping（晶界滑移）：超塑性(super-plasticity) 材料的主要变形机理 回复与再结晶(Recovery and re-crystallization)： 动态回复与