1、断裂韧性编辑词条 参与讨论 所属分类： 冶金术语 化学 各种化学名称 机械 机械工程 机械零件 金属加工 表征材料阻止裂纹扩展的能力，是度量材料的韧性好坏的一个定量指标。在加载速度和温度一定的条件下，对某种材料而言它是一个常数。当裂纹尺寸一定时，材料的断裂韧性值愈大，其裂纹失稳扩展所需的临界应力就愈大；当给定外力时，若材料的断裂韧性值愈高，其裂纹达到失稳扩展时的临界尺寸就愈大。目录 概述 规律与测试 论文 参考资料 断裂韧性-概述构件经过大量变形后发生的断裂。主要特征是发生了明显的宏观塑性变形(不包括压缩失稳)，如杆件的过量伸长或弯曲、容器的过量鼓胀。断口的尺寸(如直径、厚度)比原始尺寸也明显
2、变化。韧性断裂的断口一般能寻见纤维区和剪唇区。断口尺度较大时还出现放射形及人字形山脊状花纹。形成纤维区断口的断裂机制一般是“微孔聚合”，在电子显微镜中呈韧窝状花样。韧性断裂一般由超载引起，而材料的塑性与韧性又很优良。纤维区一般是断裂源区。剪切唇总是在断口的边缘，并与构件的表面约成 45夹角，是在平面应力受力条件下发生剪切撕裂而形成的断口，剪切唇表面较光滑，断裂时的名义应力高于材料的屈服强度。断裂韧性-规律与测试随着概率断裂力学工程应用的逐步深入，材料断裂韧性分散性问题，已成为影响含缺陷结构概率安全评定的关键因素之一。合理解决材料断裂韧性分散性是一个十分复杂的问题。一方面巾于冶金过程等方面的偏差
3、，造成材料断裂韧性的分散性；另一方面由于试样几何尺寸、裂纹长度测量等试验误差，亦会导致测试结果的不确定性，还有不同测试规范和标准对测试数据的处理也会导致测试结果的不确定性。若缺陷位厂焊接部位，影响因素将更加复杂。除上述原因外，还会有诸如焊接上艺、焊材、以及不同操作人员及焊后热处理等因素导致断裂韧性测试结果分散性更加严重。尽管分析和解决其分散性问题如此复杂，十分困难，然而，在对含缺陷焊接结构(尤其是工业锅炉、压力容器和管道)进行安全评定时，重点就是焊接接头区而不是母材。如何处理断裂韧性的分散忭问题已成为工程界不可回避的问题，也是概率安全评定应解决的基本问题之。对材料断裂韧性分散性规律的研究，在理
4、论和实践上均已取得较大进展。Wallin 分别根据 Weibuli 统计模型和微结构分析模型，推得基于断裂韧性尺 I(单位：MNm-3/2)失效准则的累积失效概率并从理论上得到 Kl 服从形状参数 m：为 4 的 Weibull 分布，同时指山 m1 不等于 4 是由厂测试数据不够而造成的，并且认为延性撕裂和材料非均匀性对分散性只具有较轻微的影响。这一理论建立在裂尖小范围有效体积基础上。Slatcher 将裂尖等效为多个单元的串联模型，推导出基寸：断裂韧性，J(单位：NinlTl)失效准则的累积失效概率式中，aB 中，B 为试样宽度，中为常数；B2。这一理沦基于如下假设：1)裂纹体能被分成若干
5、单元，任一单元的失效意味着整体失效，各单元强度彼此独立且同分布。2)第一个失效单元的应力和应变与裂尖应力场强度，J 和该单元到裂尖的垂直距离 r 有关，仅由 rJ 确定。3)第一千失效单元必须位于 r 和 O 定义的区域内(r，O 为该单元的柱坐标)对任何 O 均有 Jg(O)rJh(O)。g(O)和 h(O)为 o 的函数，分别为该区域的内、外界限。由式(52)可知，理论上断裂韧性服从形状参数为 2 的双参数威布尔分布。对充分小的试验数据集，式(5.2)比对数正态分布和威布尔分布能更好地描述断裂韧性的分布规律。Neville 提出了另一种描述断裂韧性分布的模型，该模型不用作任何假设和近似处理
6、。由断裂韧性构成一个样本 u，样本 u 中的子样 ui 由 g2，J2 或 K1确定，g2，J2 或 K1 分别由 CTOD、JIC 和 Kic 的测试数据计算得到。累积失效概率由如下双参数分布函数表达式中，a，b 为分布参数。Neville 将该模型分别对几组断裂韧性的测试数据进行厂分析，结果表明该模型应用方便，与实测数据分布吻合较好，并略偏保守。Hauge 和 Thualow 分别采用 Weibull 分布、LogNormal 分布、Slather 模型以及 Neville 模型，对两组 CTOD 数据(86 个母材和 16 个焊材)进行了统计分析，其主要结论如下：1)两组 CTOD 数据
7、并非服从形状参数为 2 的 Weibull 分布(或 Slather 模型)；双参数 Weibull 分布、LogNormal 分布和 Neville 分布都适宜拟合这些数据。2)90置信限的中位期望值可较好地由 IogNormal 分布得到；对于只有三个子样时，能较好地等效于三个值十取最小值的方法；对大子样，LogNormal 吻合更好。3)对于小子样，LogNormal 分布提供最为可靠的估计，Weibull 分布和Neville 模型在于样为 3 和 5 时由于数据不够，难以估计分布参数值。4)数值模拟结果及拟合结果均表明 LogNormal 分布无论对太子样还是小于样，拟合精度足够，不
8、是特别保守。Mimura 等对由于材料不均匀而引起断裂韧性的分散性做了分析与试验研究。经过从同一块板上取样的 CharpyV 型试块试验分析，提出了区别材料不均匀性导致的分散性与测试中导致的分散性的方法。断裂韧性-论文聚烯烃弹性体 POE 作为一种新型弹性体，具有良好的加工性能和力学性能，相比 EPDM 与 EPR 等弹性体而言对聚丙烯的增韧效果更好1。但目前尚未有文献研究 POE 对 PP 断裂韧性的影响，本文采用了一种新近发展起来的研究断裂韧性的方法基本断裂功法（EWF），研究了 PP 和不同含量 POE 的 PP/POE 共混体系的断裂韧性，同时分析了其力学性能。本文采用注射成型的双边深缺口拉伸(DENT)试样在室温及低速应力（5mm/min）条件下进行拉伸断裂实验。根据 EWF 理论2,，拉断带缺口试样所需的总断裂功 Wf 可分为两部分：基本断裂功 We 和非基本断裂功或塑性功 Wp。We 用于形成新的断裂表面，为表面能，对一定厚度(t)的试样，它与试样韧带(ligament)即缺口剩余长度(l)成正比，Wp 是消耗于塑性变形的那部分功，为体积能，与 l2成正比。
