1、固体在拉伸应力下，由于伸长而储存了弹性应变能，断裂时，应变能提供了新生断面所需的表面能。即： th x/2=2s其中：th 为理论强度； x为平衡时原子间距的增量； ：表面能。虎克定律： th =E (x/r0) 理论断裂强度： th =2 (s E/ r0 )1/2,根据理论断裂强度与理论剪切强度之比值大小，可以判断材料塑性的大小。 th /th10 材料为塑性，断裂前已出现显著的塑性流变； th /th 1 材料为脆性； th /th =5 需参考其他因素作判断。,断裂强度理论值和测定值,445:, 为了传递力，力线一定穿过材料组织到达固定端 力以音速通过力管（截面积为A），把P/n大小的
2、力传给此端面。 远离孔的地方，其应力为： =(P/n)/A 孔周围力管端面积减小为A1 ，孔周围局部应力为： =(P/n)/A1 椭圆裂纹 越扁平或者尖端半径越小，其效果越明显。应力集中：材料中存在裂纹时，裂纹尖端处的应力远超过表观应力。,裂纹尖端处的应力集中,Griffith提出的关于裂纹扩展的能量判据弹性应变能的变化率 UE / C等于或大于裂纹扩展单位裂纹长度所需的表面能增量 US /C ，裂纹失稳而扩展。, 断裂能热力学表面能：固体内部新生单位原子面所吸收的能量。塑性形变能：发生塑变所需的能量。相变弹性能：晶粒弹性各向异性、第二弥散质点的可逆相变等特性，在一定的温度下，引起体内应变和相
3、应的内应力。结果在材料内部储存了弹性应变能。微裂纹形成能：在非立方结构的多晶材料中，由于弹性和热膨胀各向异性，产生失配应变，在晶界处引起内应力。当应变能大于微裂纹形成所需的表面能，在晶粒边界处形成微裂纹。,陶瓷的无釉坯料与上釉坯料的抗弯强度,上釉NaOBaOAl2O3SiO2系微晶玻璃的抗弯强度,3. 陶瓷的工艺过程,陶瓷制备的工艺过程,影响固相烧结的因素,无机材料的脆性和裂纹成核途径,各种制备工艺引入的缺陷类型,接上表,2）塑性效应引起裂纹的扩展在高温、无害介质环境中，无机材料的亚临界裂纹扩展，是裂纹尖端的塑性效应的结果。晶体中的位错在大于临界剪应力作用下，一些位错源开始滑移并发射位错，在其
4、露出晶面之前，发生交滑移，交滑移源发出的位错被送回到裂纹尖端，位错应力场的作用使裂纹尖端的应力提高，结果在K1K0的条件下发生了亚临界裂纹扩展。裂纹尖端附近切应变的激活，位错从晶界处的源出发，在滑移面取向合适的情况下，位错在晶粒内部运动直到在另一侧晶界处发生塞积，引起裂纹成核。（依据：多晶体中，晶界既可是位错的发源地，也可是位错前进的障碍。）,4）热激活键撕裂作用引起裂纹扩展裂纹尖端晶格点阵的非连续性，即有高能量的点阵，借助于热激活作用，裂纹尖端有可能产生移动。,2. 工程结构方面理论基础：亚临界裂纹扩展速率方程：V=AK1n,（1） 安全载荷的选择-保证试验法在构件交付使用前，先以一个超过预
5、期使用的载荷对该构件的可靠性进行检验。在保证试验中，注意两点： 构件中最严重裂纹处的应力必须超过使用期间所承受的应力；构件中最严重处的应力强度因子必须小于临界应力强度因子。目的：保证构件不在保证试验期间破坏，保证通过试验的构件在使用期间的安全。,（2） 安全期限的确定 -亚临界裂纹的扩展 由V、K的关系知：材料存在一个亚临界裂纹扩展的应力强度因子门滥值K10，当构件最严重裂纹尖端的K1K10，裂纹不会扩展。当 K10 K1 D DR(室温相变临界颗粒直径）基体含有相变诱发微裂纹，对基体的增韧有明显的提高，但材料的强度由于微裂纹的存在而下降。DR D基体中储存着弹性压应变 能 。只在材料承受适当
6、的外加应力，克服了相变应变能对主裂纹扩展所起的势垒作用，粒子才有四方相转化为单斜相，并相应诱发出极细小的微裂纹。由于相变能和微裂纹的共同作用，增韧效果好，且材料的强度有一定的增强。,3）增韧颗粒最佳体积分数和均匀弥散程度体积分数越高，增韧效果越好，但过高，将会导致微裂纹的合并，降低增韧效果，甚至恶化材料的性能。体积分数需控制在最佳值。不均匀的弥散导致基体中局部的粒子含量过高，或不足，均匀弥散是最佳的体积分数发挥作用的前提。,碳纤维和几种无机材料的弹性模量比,2) 复合材料的断裂由基体断裂引起基体断裂时，负荷由纤维承担，其应力 f = mu Vm / Vf 如果f + f fu ，则纤维使复合材料保持在一起而不会断裂。 Vf = mu /（ mu + f ）临界情况： Vf临界=mu /（ mu + fu f如果 fu f mu Vf临界=mu / fu,纤维的长度大于临界长度，复合材料的强度有下式： c = f 1(Lc /2L) Vf +(1Vf ) m*,
