中文名 | 脆性斷裂 | 外文名 | brittle rupture |
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別????名 | 脆斷 | 領(lǐng)????域 | 材料力學(xué) |
釋????義 | 構(gòu)件未經(jīng)明顯的變形發(fā)生的斷裂 | 脆性斷口特點(diǎn) | 斷口平齊而光亮與正應(yīng)力垂直 |
雖然由于裂紋的存在,材料在力學(xué)特性上呈現(xiàn)出非線性特征,但是脆性材料本身是彈性連續(xù)的,其裂尖的開裂過程可看做是連續(xù)的。因此在小范圍屈服的條件下,裂尖的破壞和斷裂過程仍可用線彈性力學(xué)理論加以解釋和描述。
設(shè)A和B分別為裂紋尖端處裂尖徑向方向上相鄰的兩個(gè)材料微單元體,其公共界面為節(jié)點(diǎn)3和節(jié)點(diǎn)4之間的連線。在荷載作用下裂尖應(yīng)力場(chǎng)在微元A和B上的最大應(yīng)力分別為
在某一組遠(yuǎn)場(chǎng)力系
在另外一組遠(yuǎn)場(chǎng)力系
由此可見,在脆性斷裂時(shí),裂紋開裂擴(kuò)展方向并不是由材料的最大主應(yīng)力、最大剪應(yīng)力或最大屈服點(diǎn)所決定,而應(yīng)考慮脆性斷裂微過程傳播的上述一致連續(xù)性特點(diǎn) 。
20世紀(jì)50年代,美國發(fā)射北極星導(dǎo)彈,其固體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)殼體,采用了超高強(qiáng)度鋼制造,屈服強(qiáng)度為1400MPa,按照傳統(tǒng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)與驗(yàn)收時(shí),其各項(xiàng)性能指標(biāo)都符合要求,設(shè)計(jì)時(shí)的工作應(yīng)力遠(yuǎn)低于材料的屈服強(qiáng)度,但點(diǎn)火不久,就發(fā)生了爆炸。
為什么材料會(huì)發(fā)生低應(yīng)力脆斷?
原因:傳統(tǒng)力學(xué)把材料看成是均勻的,沒有缺陷的,沒有裂紋的連續(xù)的理想固體,但是,實(shí)際工程材料在制備、加工(冶煉、鑄造、鍛造、焊接、熱處理、冷加工等)及使用中(疲勞、沖擊、環(huán)境溫度等)都會(huì)產(chǎn)生各種缺陷(白點(diǎn)、氣孔、 渣、未焊透、熱裂、冷裂、缺口等)。
缺陷和裂紋會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中,所受拉應(yīng)力為平均應(yīng)力的數(shù)倍。過分集中的拉應(yīng)力如果超過材料的臨界拉應(yīng)力值時(shí),將會(huì)產(chǎn)生裂紋或缺陷的擴(kuò)展,導(dǎo)致脆性斷裂。2100433B
脆性斷裂一般發(fā)生在高強(qiáng)度或低延展性、低韌性的金屬和合金上。另一方面,即使金屬有較好的延展性,在下列情況下,也會(huì)發(fā)生脆性斷裂,如低溫,厚截面,高應(yīng)變率(如沖擊),或是有缺陷。脆性斷裂引起材料失效一般是因?yàn)闆_擊,而非過載。
經(jīng)長(zhǎng)期研究,人們認(rèn)識(shí)到,過去我們把材料看做毫無缺陷的連續(xù)均勻介質(zhì)是不對(duì)的。材料內(nèi)部在冶煉、軋制、熱處理等各種制造過程中不可避免地產(chǎn)生某種微裂紋,而且在無損探傷檢驗(yàn)時(shí)又沒有被發(fā)現(xiàn)。那么,在使用過程中,由于應(yīng)力集中、疲勞、腐蝕等原因,裂紋會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)展。當(dāng)裂紋尺寸達(dá)到臨界尺寸時(shí),就會(huì)發(fā)生低應(yīng)力脆斷的事故。
脆性斷口宏觀特點(diǎn)為:斷口平齊而光亮,且與正應(yīng)力垂直;脆性斷裂微觀特點(diǎn)為:斷口呈人字或放射花樣;
屬于,因?yàn)樗嘣谕饬ψ饔孟拢矔?huì)發(fā)生肉眼幾乎難以發(fā)現(xiàn)的變形
只要不影響安全使用,可以采用高壓灌漿的方法粘接后再修復(fù)表面;按你說該景墻是處在一條伸縮縫上,那修復(fù)后還有可能開裂,建議在伸縮縫位置上留置變形縫做法。
梁的主筋配的可以,不知箍筋怎么配的,梁的截面高度不夠至少為梁凈跨的1/12。
(1)單晶體:解理斷裂,裂紋沿解理面擴(kuò)展;
(2)多晶體:沿晶斷裂,裂紋走向沿著晶面,而并不在某一平面內(nèi)運(yùn)動(dòng);
(3)穿晶 ( 晶內(nèi) ) 斷裂,裂紋沿著多晶粒的解理穿過,而不管晶界的位置如何。
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第八章鋼結(jié)構(gòu)的脆性斷裂和疲勞
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框架節(jié)點(diǎn)在地震中的脆性斷裂破壞分析——通過對(duì)美國北嶺地震和日本阪神地震兩個(gè)地震破壞實(shí)例的概述,分析了鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)脆性斷裂的原因,提出了梁柱節(jié)點(diǎn)防止地震脆性斷裂破壞的措施,從而進(jìn)一步提高鋼結(jié)構(gòu)的抗震可靠度。
脆性斷裂:沒有或僅伴隨著微量塑性變形的斷裂。玻璃的斷裂不發(fā)生任何塑形變形,是典型的脆性斷裂;而金屬的斷裂總伴隨著塑性變形,故金屬的脆性斷裂只是相對(duì)而言。根據(jù)裂紋擴(kuò)展的路徑,脆性斷裂又可以分為解理斷裂和晶間斷裂。
一種典型的穿晶脆性斷裂。一定晶系的金屬一般都有一組在正應(yīng)力作用下容易開裂的晶面,稱為解理面。一個(gè)晶體如果沿著解理面發(fā)生開裂,則稱為解理斷裂。
斷裂路徑沿著不同位向的晶粒間界出現(xiàn)的斷裂。晶間斷裂可以脆性的也可以是延性的,分別稱為晶間脆性斷裂和晶間延性斷裂。
脆性斷裂,簡(jiǎn)稱脆斷,是指:構(gòu)件未經(jīng)明顯的變形而發(fā)生的斷裂,斷裂時(shí)材料幾乎沒有發(fā)生過塑性變形。如桿件脆斷時(shí)沒有明顯的伸長(zhǎng)或彎曲,更無縮頸,容器破裂時(shí)沒有直徑的增大及壁厚的減薄。脆斷的構(gòu)件常形成碎片。材料的脆性是引起構(gòu)件脆斷的重要原因。
焊接結(jié)構(gòu)脆性斷裂,焊接結(jié)構(gòu)因材料低溫、脆化和存在焊接缺陷或殘余應(yīng)力等因素引起的突發(fā)性斷裂。