力學(xué)性能試驗包括哪些 韌度斷裂試驗相關(guān)問題

斷裂韌性試驗是在線彈性斷裂力學(xué)及彈塑性斷裂力學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種評定材料韌性的力學(xué)試驗方法。
20世紀以來，曾發(fā)生過多起容器、橋梁、艦船、飛機等脆斷事故；事故分析查明，斷裂大多起源于小裂紋。為解決金屬脆斷問題，美國在1958年組成ASTM斷裂試驗專門委員會，目的是建立有關(guān)測定材料斷裂特性的試驗方法。于1967年首次制定了用帶疲勞裂紋的三點彎曲試樣（圖1）測定高強度金屬材料平面應(yīng)變斷裂韌性操作規(guī)程草案，并于1970年頒發(fā)了世界第一個斷裂韌性試驗標準ASTME399-70T。此后，斷裂韌性試驗受到世界各國的普遍重視并蓬勃發(fā)展。
韌度斷裂試驗相關(guān)概念
韌性：斷裂前吸收塑性變形功和斷裂功的能力
韌度：單位體積材料斷裂前所吸收的功
韌性斷裂：裂紋緩慢擴展過程中消耗能量；斷裂最先發(fā)生在纖維區(qū)，然后快速擴展形成放射最后斷裂形成剪切唇，放射區(qū)在裂紋快速擴展過程中形成，一般放射區(qū)匯聚方向指向裂紋源。
脆性斷裂：基本不產(chǎn)生塑性變形，危害性大。低應(yīng)力脆斷，工作應(yīng)力很低，一般低于屈服極限；脆斷裂紋總是從內(nèi)部的宏觀缺陷處開始；溫度降低，應(yīng)變速度增加，脆斷傾向增加。
穿晶斷裂：裂紋穿過晶內(nèi)，可以是韌性斷裂，也可以是脆性斷裂，斷口明亮。
沿晶斷裂：裂紋沿晶界擴展，都是脆性斷裂，由晶界處的脆性第二相等造成，斷口相對灰暗。穿晶斷裂和沿晶斷裂可混合發(fā)生。高溫下，多由穿晶斷裂轉(zhuǎn)為沿晶韌性斷裂。
沿晶斷裂斷口：斷口冰糖狀；若晶粒細小，斷口呈晶粒狀。
剪切斷裂：材料在切應(yīng)力作用下沿滑移面滑移分離而造成的斷裂。（滑斷、微孔聚集型斷裂）
解理斷裂：材料在正應(yīng)力作用下，由于原于間結(jié)合鍵的破壞引起的沿特定晶面發(fā)生的脆性穿晶斷裂。
金屬的強度就是指金屬材料原子間結(jié)合力的大小，一般說金屬熔點高，彈性模量大，熱膨脹系數(shù)小則其原子間結(jié)合力大，斷裂強度高。斷裂的實質(zhì)就是外力作用下材料沿某個原子面分開的過程。
格里菲思理論：從熱力學(xué)觀點看，凡是使能量減低的過程都將自發(fā)進行，凡使能量升高的過程必將停止，除非外界提供能量。
Griffth指出，由于裂紋存在，系統(tǒng)彈性能降低，與因存在裂紋而增加的表面能平衡。如彈性能降低足以滿足表面能增加，裂紋就會失穩(wěn)擴展，引起脆性破壞。

韌度斷裂試驗相關(guān)理論
斷裂三種主要的失效形式：磨損、腐蝕、斷裂
多數(shù)金屬的斷裂包括裂紋的形成和擴展兩個階段。
按斷裂的性態(tài)：韌性斷裂和脆性斷裂；按裂紋擴展路徑：穿晶斷裂和沿晶斷裂；按斷裂機制：解理斷裂和剪切斷裂
韌性斷裂和脆性斷裂：根據(jù)材料斷裂前產(chǎn)生的宏觀塑性變形量的大小來確定。通常脆性斷裂也會發(fā)生微量的塑性變形，一般規(guī)定斷面收縮率小于5％則為脆性斷裂。反之大于5％的為韌性斷裂。
脆性斷口平齊而光亮，與正應(yīng)力垂直，斷口常呈人字紋或放射花樣。
解理斷裂是沿特定的晶面發(fā)生的脆性穿晶斷裂，通常總沿一定的晶面分離。
解理斷裂總是脆性斷裂，但脆性斷裂不一定是解理斷裂。
常見的裂紋形成理論：①位錯塞積理論 ②位錯反應(yīng)理論

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