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材料的韌性能衡量斷裂時(shí)所需能量大小
點(diǎn)擊次數(shù)：4977 更新時(shí)間：2009-12-15 返回
材料的韌性是斷裂時(shí)所需能量的度量。描述材料韌性的指標(biāo)通常有兩種：

（1）沖擊韌性aK （單位為MJ/m2）
沖擊韌性是在沖擊載荷作用下，抵抗沖擊力的作用而不被破壞的能力。
通常用沖擊韌性指標(biāo)aK來度量。aK是試件在一次沖擊實(shí)驗(yàn)時(shí)，單位橫截面積（m2）上所消耗的沖擊功（MJ），其單位為MJ/m2。
aK值越大，表示材料的沖擊韌性越好。
標(biāo)準(zhǔn)沖擊試樣有兩種，一種是常用的梅氏試樣（試樣缺口為U型）；另一種是夏氏試樣（試樣缺口為V型）。
同一條件下同一材料制作的兩種試樣，其梅氏試樣的aK值顯著大于夏氏試樣的aK值，所以兩種試樣的aK值不能互相比較。
夏氏試樣必須注明aK（夏）。
實(shí)際工作中承受沖擊載荷的機(jī)械零件，很少因一次大能量沖擊而遭破壞，絕大多數(shù)是因小能量多次沖擊使損傷積累，導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生和擴(kuò)展的結(jié)果。所以需采用小能量多沖擊作為衡量這些零件承受沖擊抗力的指標(biāo)。
實(shí)踐證明，在小能量多次沖擊下，沖擊抗力主要取決于材料的強(qiáng)度和塑性。

（2）斷裂韌性K1 （單位為J/m）
在實(shí)際生產(chǎn)中，有的大型傳動(dòng)零件、高壓容器、船舶、橋梁等，常在其工作應(yīng)力遠(yuǎn)低于σS的情況下，突然發(fā)生低應(yīng)力脆斷。
通過大量研究認(rèn)為，這種破壞與制件本身存在裂紋和裂紋擴(kuò)展有關(guān)。
實(shí)際使用的材料，不可避免地存在一定的冶金和加工缺陷，如氣孔、夾雜物、機(jī)械缺陷等，它們破壞了材料的連續(xù)性，實(shí)際上成為材料內(nèi)部的微裂紋。
在服役過程中，裂紋擴(kuò)展的結(jié)果，造成零件在較低應(yīng)力狀態(tài)下，即低于材料的屈服強(qiáng)度，而材料本身的塑性和沖擊韌性又不低于傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)值的情況下，發(fā)生低應(yīng)力脆斷。
       材料中存在的微裂紋，在外加應(yīng)力的作用下，裂紋處存在有較大的應(yīng)力集中和應(yīng)力場。 斷裂力學(xué)分析指出，這一應(yīng)力場的強(qiáng)弱程度可用應(yīng)力強(qiáng)度因子K1來描述。
隨應(yīng)力的增大，K1也隨之增大，當(dāng)K1增大到一定值時(shí)，就可使裂紋前端某一區(qū)域內(nèi)的內(nèi)應(yīng)力大到足以使裂紋失去穩(wěn)定而迅速擴(kuò)展，發(fā)生脆斷。 這個(gè)K1的臨界值稱為臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子或斷裂韌性，用K1C表示，單位為J/m。它反映了材料抵抗裂紋擴(kuò)展和抗脆斷的能力。 材料的斷裂韌性K1C與裂紋的形狀、大小無關(guān)，也和外加應(yīng)力無關(guān)，只決定于材料本身的特性（成分、熱處理?xiàng)l件、加工工藝等），是一個(gè)反映材料性能的常數(shù)

       J/M是單位寬度上吸收的能量;試條一般是直立的,做懸臂梁測試;KJ/M2是單位面積上吸收的能量;試條一般是平放的,做簡支梁測試.不同的測試是沒有互換方法的.如果同一個(gè)測試,要用2種單位表達(dá)的話,1000（J/m）/（0.01016m）,結(jié)果即為以KJ/M2為單位的數(shù)值.

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