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强度、断裂及断裂韧性

Strength,FractureandFractureToughnessofMaterials;4-1-5强度(strength)、断裂及断裂韧性

1、根本概念Concept

〔1〕强度：材料抵抗形变和断裂的能力。

材料的内部应力：拉伸、压缩、剪切

强度分为：拉伸强度、压缩强度、剪切强度

加载特征分为：弯曲、扭曲、冲击、疲劳

未到破坏强度，形变而失去承载能力〔屈服、屈曲〕

〔2〕断裂和韧性(fractureandtoughness)

断裂是主要破坏形式，韧性是材料抵抗断裂的能力。

断裂韧性材料抵抗其内部裂纹扩展能力的性能指标；

冲击韧性材料在高速冲击负荷下韧性的度量。二者间存在着某种内在联系。

实际应用中，材料的屈服、断裂是最值得引起注意的两个问题，;2、屈服强度(YieldStrength);3、断裂强度(FractureStrength);;表4-2一些材料的屈服强度或抗张强度数据;表4-3几种常见金属材料与复合材料性能比较;〔2〕抗弯强度(flexuralstrength)

量纲MN/m2,MPa

?t=1.5Fmaxl0/(b.d2)

l0，b及d分别为试样的长、宽、厚

加载方式:三点弯曲,四点弯曲。

特点：

①适用于

A测定加工不方便的脆性材料，如铸铁、工具钢、硬质合金乃至陶瓷材料的断裂强度和塑性。

B高分子材料，常用于筛选配方或控制产品质量。

②可较灵敏地反映材料的缺陷，

抗张强度大，那么抗弯强度也大;表4-4常见聚合物的力学强度;A材料在高速冲击状态下的韧性或对断裂抵抗能力的量度。

B指某一标准试样在断裂时单位面积上所需要的能量，而不是通常所指的“断裂应力”。

C其值与高速拉伸应力–应变曲线下的面积成正比。

D不是材料的根本参数，而是一定几何形状的试样在特定试验条件下韧性的一个指标。;

试验方法：

卡毕〔Charpy〕型

伊佐德〔Izod〕型

原理：

摆锤损失的能量就是材料冲击强度〔IS〕的度量。

通常把抗试样冲强度引述为断裂能量/断裂面积，

量纲KJ/m2。;表4-5一些常见聚合物缺口Izod冲击强度〔24?C〕;〔4〕抗扭强度(torsionalstrength)

材料抵抗扭曲的能力。

?b=Mb/W;EXAMPLEPROBLEM7.3;SOLUTION

(a)Themodulusofelasticityistheslopeoftheelasticorinitiallinearportionofthestress–straincurve.;(b)The0.002strainoffsetlineisconstructedasshownintheinset;itsintersectionwiththestress–straincurveisatapproximately250MPa,whichistheyieldstrengthofthebrass.

(c)ThemaximumloadiscalculatedbyusingEquation7.1,inwhichistakentobethetensilestrength,fromFigure7.12,450MPa.SolvingforF,themaximumload,yields;;3、断裂——构件失效(failure)的主要形式之一;Itisameasureofthedegreeofplasticdeformationthathasbeensustainedatfracture.

Amaterialthatexperienceverylittleornoplasticdeformationuponfractureistermedbrittle;①解理断裂

A拉应力

B原子间结合键遭到破坏

C严格地沿一定的结晶学平面〔即所谓“解理面”〕劈开。

解理面：外表能最小的晶面，低指数晶面。;②准解理断裂马氏体回火

③晶间断裂

裂纹沿晶界扩展的一种脆性断裂。

;〔2〕理论断裂强度和脆断强度理论

①理论