断裂

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简介

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断裂是物体或材料应力作用下分离成两块或更多块。固体的断裂通常是由于固体内某些位移不连续表面的发展而发生的。如果位移垂直于表面发展,则称为正常拉伸裂纹或简称为裂纹; 如果位移沿切向发展,则称为剪切裂纹、滑移带或位错

发生脆性断裂,断裂前无明显变形。 可见变形后发生韧性断裂。 断裂强度或断裂强度是试样失效或断裂时的应力。 详细了解断裂如何在材料中发生和发展是断裂力学目标

强度

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断裂强度,也称为断裂强度,是试样因断裂而失效时的应力。 这通常是通过拉伸试验确定给定样本的,拉伸试验绘制了应力-应变曲线(见图)。 最后记录的点是断裂强度。

延展性材料的断裂强度低于极限抗拉强度 (UTS),而脆性材料的断裂强度等于 UTS。 如果延展性材料在受载荷控制的情况下达到其极限抗拉强度,它将在没有额外载荷施加的情况下继续变形,直到破裂。 但是,如果载荷是位移控制的,则材料的变形可能会减轻载荷,从而防止破裂。

随机材料的断裂统计具有非常有趣的行为,很早就被建筑师和工程师注意到。 事实上,断裂或故障研究可能是最古老的物理科学研究,它仍然很有趣并且非常活跃。500 多年前,列奥纳多·达·芬奇 (Leonardo da Vinci) 观察到,名义上相同的铁线样本的抗拉强度会随着线的长度增加而降低。400 多年前,伽利略·伽利莱 (Galileo Galilei) 也做出了类似的观察。

类型

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有两种类型的断裂:脆性和韧性断裂,分别在失效前没有或有塑性变形

易碎

在脆性断裂中,断裂前不发生明显的塑性变形。 脆性断裂通常涉及很少的能量吸收,并且发生在高速情况下——在中高达 2,133.6 米/秒(7,000 英尺/秒)。 在大多数情况下,即使停止加载,脆性断裂仍会继续。

断裂强度

在脆性晶体材料中,由于拉伸应力垂直作用于具有低键合的晶面(解理面),解理会导致断裂。 相比之下,在无定形固体中,缺乏晶体结构会导致贝壳状断裂,裂纹垂直于施加的张力延伸。

最近,科学家们发现超音速断裂,即材料中裂纹传播速度超过音速的现象。 这种现象最近也通过橡胶类材料的断裂实验得到证实。

典型脆性断裂的基本顺序是:在材料投入使用之前或之后引入缺陷,在反复加载下缓慢而稳定的裂纹扩展,以及当裂纹达到临界 cr 时突然快速失效。

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  1. 简介
  2. 强度
  3. 类型
  4. 易碎

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