斷裂韌度名詞解釋

在彈塑性條件下，當(dāng)應(yīng)力場強度因子增大到某一臨界值，裂紋便失穩(wěn)擴(kuò)展而導(dǎo)致材料斷裂，這個臨界或失穩(wěn)擴(kuò)展的應(yīng)力場強度因子即斷裂韌度。它反映了材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展即抵抗脆斷的能力，是材料的力學(xué)性能指標(biāo)，是材料強度和韌性的綜合體現(xiàn)。它與裂紋的大小，形狀，外加應(yīng)力等無關(guān)，主要取決于材料的成分、內(nèi)部組織和結(jié)構(gòu)。

一般認(rèn)為零件在許用應(yīng)力下工作是安全可靠的，既不會發(fā)生塑性變形，更不會斷裂。但實際情況卻并不總是如此，有些高強度鋼制造的零件和中低強度鋼制造的大型零件，往往在工作應(yīng)力遠(yuǎn)低于屈服強度時發(fā)生脆性斷裂。這種在屈服強度以下的脆性斷裂稱為低應(yīng)力斷裂。

試驗研究表明，大量的低應(yīng)力脆性斷裂和機(jī)件的內(nèi)部存在微裂紋有關(guān)。因此，這些微裂紋在外力作用下是否易于擴(kuò)展及擴(kuò)展速度的快慢，成為了材料抵抗低應(yīng)力脆斷的一個重要指標(biāo)。

根據(jù)應(yīng)力和裂紋擴(kuò)展的取向不同，裂紋擴(kuò)展可分為張開型（Ⅰ型），滑開型（Ⅱ型），撕開型（Ⅲ）三種基本形式。在實踐中，三種裂紋擴(kuò)展形式中以張開型最危險，最容易引起脆性斷裂。

以Ⅰ型為例，當(dāng)材料受外力作用時，裂紋尖端附件會出現(xiàn)應(yīng)力集中，形成一個裂紋尖端的應(yīng)力場，反應(yīng)這個應(yīng)力場強弱程度的有關(guān)參量稱為應(yīng)力場強度因子K_Ⅰ，單位Mpa·m^1/2，下標(biāo)Ⅰ表示Ⅰ型裂紋強度因子，K_Ⅰ越大，應(yīng)力場的應(yīng)力值也越大。

K_Ⅰ=Yσ√a（√為根號）

式中：Y是與裂紋形狀、加載方式以及試樣尺寸有關(guān)的量。是個無量綱的系數(shù)，一般Y為1~2；σ是外加拉應(yīng)力，單位為Mpa；a是裂紋長度的一半，單位為m

當(dāng)外加拉應(yīng)力逐漸增大或裂紋逐漸擴(kuò)展時，裂紋尖端的應(yīng)力強度因子隨之增大，故應(yīng)力場也隨著增大，當(dāng)增大到某一臨界值時，就能使裂紋擴(kuò)展，最終使得材料斷裂。這個應(yīng)力強度因子 K_Ⅰ 的臨界值就稱為斷裂韌度， K_Ⅰc表示。

斷裂韌度是用來反映材料抵抗脆性斷裂能力的性能指標(biāo)。根據(jù)應(yīng)力強度因子  K_Ⅰc和斷裂韌度  K_Ⅰc 的相對大小，可判斷含裂紋的材料在受力時裂紋是否會擴(kuò)展而導(dǎo)致斷裂。

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