理论断裂强度与脆断理论.pptVIP

曲线上的最大值σm即代表晶体在弹性状态下的最大结合力——理论断裂强度。作为一级近似，该曲线可用正弦曲线表示。假设一完整晶体受拉应力作用后，原子间结合力与原子间位移的关系曲线如图1－1所示。图1－1原子间作用力与原子间位移关系曲线(1-1)式中λ——正弦曲线的波长；

x——原子间位移。如果原子位移很小，则，于是

(1-2)

我们研究的是弹性状态下晶体的破坏。当原子间位移很小时，根据虎克定律(1-3)式中ε——弹性应变；

a0——原子间平衡距离。合并上述二式，消去x得(1-4)另一方面，晶体脆性断裂时所消耗的功用来供给形成两个表面所需之表面能。设裂纹面上单位面积的表面能为γs。形成单位裂纹表面外力所作的功应为σ－x曲线下包围的面积，即(1-5)12345面），即这个功应等于表面γs能的两倍（断裂时行成两个表(1-6)或(1-7)将式(1-7)代入式(1-4)，消去λ则得(1-8)这就是理想晶体脆性（解理）断裂的理论断裂强度。由式(1-8)可见，在E、a0一定时，σm与γs有关，解理面的表面能γs愈低，则σm愈小，而愈易解理。如果用E、a0和γs的值代入上式，则可以获得断裂的理论值σm。如铁的E＝2×105MPa，a0＝2.5×10-10m，γs＝2J/m2，则σm＝4.0×104MPa。若用E的百分数表示，则σm＝E/5.5=18.2%E。通常σm＝E/10=10%E。实际金属材料的断裂应力仅为理论值σm的1/10～1/1000。与引入位错理论解释实际金属的屈服强度低于理论切变强度相似。于是人们自然想到，实际金属材料中一定存在某种缺陷，使断裂强度显著下降。不过提出位错理论要比解释断裂强度的理论晚十余年。1234****************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,StressCorrosionCrack)，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(PrinciplesofCrystallography)：crystallattice,metallicbond,slipsystems,stackingfault,latticeconstants,crystallographicindices,phase,diffusion,phasetransformation,orderedordisorderedsolidsolution,texture,orientation,fcc(Al,Cu,?-Fe)，bcc(?-Fe,Cr,V,W)，hcp(Zn,Mg,Be)晶体缺陷(Defectsincrystals)：?distortion点缺陷(pointdefects):vacancy,interstitialatom,foreigninterstitialatom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