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1、金属材料的断裂韧性,李慕姚,小 结,一、应力场强度因子 1. 裂纹体的三种断裂模式 2. 裂纹尖端应力场 3. 应力场强度因子KI的物理意义 二、断裂韧性的影响因素 1. 杂质 2. 晶粒尺寸 3. 组织结构 4. 热处理 三、裂纹尖端塑性区及其修正 1. 裂纹尖端塑性区大小 2. 应力松弛对塑性区的影响 3. 线弹性理论公式的修正,张开型I型,正应力垂直于裂纹面 扩展方向与正应力垂直,压力容器,一、应力场强度因子 1、裂纹体的三种断裂模式 （1）张开型 I型（2）滑开型II型（3）撕开型III型,滑开型II型,切应力平行于裂纹面 扩展方向与切应力平行,撕开型III型,切应力平行于裂纹前缘 扩
2、展方向与切应力垂直,I型裂纹最危险：缺口根部为三向应力状态,2、裂纹尖端应力场,应力场强度因子,Y 裂纹形状因子,用线弹性断裂力学分析,3、应力场强度因子KI的物理意义 KI是衡量裂纹顶端应力场强烈程度的参量，决定于应力水平、裂纹尺寸和形状，是各因素在裂纹顶端产生效果的综合体现 KIC断裂韧性：裂纹失稳扩展的临界状态所对应的应力场强度因子，表示对裂纹扩展的阻力，是材料本身固有的性能 KC：平面应力状态断裂韧性 KIC：平面应变状态断裂韧性 断裂判据：KI KIC,KI和KIC的区别：,二、断裂韧性的影响因素,外部因素,三、裂纹尖端塑性区及其修正,弹性应力场计算存在的问题： r0时，x、y、xy
3、 线弹性力学不适用,实际情况： 应力超过屈服强度后，材料产生塑性变形 公式修正： 塑性区很小时，修正后线弹性力学仍有效,1、裂纹尖端塑性区大小,平面应变状态,= 0时,平面应力状态,= 0时,表面塑性区大，平面应力状态 中心塑性区小，平面应变状态,米赛斯屈服判据,2、应力松弛对塑性区的影响,应力松弛效应： y达到ys以后，把高出的应力部分传递给r r0的区域，使r0前方区域发生屈服 应力松弛结果： 屈服区域从r0扩大到R,能量分析：ABD等于BEHG,平面应力状态,平面应变状态,应力松弛使得塑性区扩大1倍,3、线弹性理论公式的修正,修正方法：有效裂纹长度 修正思路：塑性区松弛弹性应力的作用等同于裂纹长度增加后松弛弹性应力的作用,有效裂纹长度,平面应力状态,平面应变状态,应力场强度因子,有效裂纹与真实裂纹塑性区之外（rR）的应力场分布相同,不同裂纹的求解公式 能量判据 弹塑性条件下断裂韧度 KIC测试法,Thanks,
