材料性能学复习题(2)

第四章 断裂韧性 1、名词解释：

应力场强度因子 断裂韧度 低应力脆断

解：

应力场强度因子：反映裂纹尖端应力场强度的参量。

断裂韧度：当应力场强度因子增大到一临界值，带裂纹的材料发生断裂，该临界值称

为断裂韧性。

低应力脆断：在材料存在宏观裂纹时，在应力水平不高，甚至低于屈服极限时材料发

生脆性断裂的现象。

2、简答

a. 格里菲斯公式计算的断裂强度和理论断裂强度差异？奥罗万修正计算适用范围？

解：理论强度?m?

E?s/a0 格里菲斯断裂强度?g?2E?s/?a

??g/?m?2E?s/?a/E?s/a0?a0/a 奥罗万修正计算适用平面应力状态和平面应变状态。

b. Kl和KlC的异同？

解：KI是力学度量，它不仅随外加应力和裂纹长度的变化而变化，也和裂纹的形状类型，

以及加载方式有关，但它和材料本身的固有性能无关。而断裂韧性KIC则是反映材料阻止裂纹扩展的能力，因此是材料本身的特性。

c. 断裂韧性的影响因素有哪些？如何提高材料的断裂韧性？

1外因，材料的厚度不同，厚度增大断裂韧性增大，当厚度增大到一定程度后断裂韧解：○

2内因。金属材性稳定。温度下降断裂韧性下降，应变速率上升，断裂韧性下降。○

料，能细化晶粒的元素提高断裂韧性；形成金属化合物和析出第二相降低断裂韧性。晶粒尺寸和相结构，面心立方断裂韧性高，奥氏体大于铁素体和马氏体钢。细化晶粒，断裂韧性提高。夹杂和第二相，脆性夹杂和第二相降低断裂韧性，韧性第二相提高断裂韧性。

1亚温淬火○2超高温淬火○3形变热处理等方法实现。 提高材料的断裂韧性可以通过○

3、计算：

a. 有一材料，模量E＝200GPa, 单位面积的表面能γS＝8 J/m2, 试计算在70MPa的拉应力作用下，该裂纹的临界裂纹长度？若该材料裂纹尖端的变形塑性功γP＝400 J/m2，该裂纹的临界裂纹长度又为多少？[利用格里菲斯公式和奥罗万修正公式计算]

解：由格里菲斯公式得

ac

2^12ac?2a?2E?(s??P)??/2?2?2?20?0^910?(?840?0)(?70??10?m )0.0212922?2a?2E?s?/2??22?00^1?0?8?(70^1?10)mm0. 653由奥罗万修正公式得

b. 已知α-Fe的(100)晶面是解理面，其表面能是2 J/m2，杨氏模量E＝200 GPa，