材料的力学性能()弹性韧性断裂韧性

(1)The resilience of the material is the triangular area underneath the elastic region of the curve.材料的弹性,是指材料应力应变曲线中弹性阶段下方的面积。对于弹性阶段为线性的材料,就是计算屈服点以下的三角形面积。

Modulus of resilience,符号Ur,翻译为“回弹能模量”。Ur=0.5σy^2/E,其中σy表示屈服强度,E表示弹性模量。这个名词的中文翻译中,有一个能量的“能”,预示着它是一种能量的度量。虽然单位与“弹性模量”(modulus of elastic)的单位一样,都是Pa,但两者有着不同的意义。

(2)The ability of a material to absorb energy when deformed elastically and to return it when unloaded is called resilience. In other words, it is the maximum energy per volume that can be elastically stored. 材料的弹性,用于描述材料在发生弹性变形时存储弹性势能的能力。换句话说,是指单位体积的材料所能存储的最大弹性势能。

这个定义,解释了“回弹能模量”的单位:能量/体积。能量,单位是J,等同于N·m(力×距离)。体积,单位是m^3(立方米)。所以,回弹能模量的单位是:N·m/m^3=N/m^2,即Pa。

The area underneath the stress-strain curve is the toughness of the material- i.e. the energy the material can absorb prior to rupture.材料的韧性:应力应变曲线下方的面积。即:发生断裂前,单位体积的材料所吸收的能量。

需要注意韧性Toughness 和延展性Ductility之间的区别。延展性好,指的是材料发生断裂前,允许发生较大的塑性变形。延展性只关注塑性变形的大小。韧性好,指的是材料发生断裂前,能吸收较多的能量。韧性是材料强度和延展性的综合体现。

夏比冲击试验,用于测定金属材料韧性,试验方法简单描述如下:将带有V形缺口的标准试件,放置在摆锤试验机底部的工作台上。在高度h的初始位置释放摆锤,让其在在重力作用下摆动。摆锤经过最低位置时冲断试件,然后摆动到另一侧的最高点h'。根据h和h'之间的高度差,计算试件吸收的功(能量):KV=mgh-mgh'。试验标准详见:GBT 229-2007 金属材料夏比摆锤冲击试验方法

理解“断裂韧性”Fracture Toughness 之前,首先要接受“所有材料都存在缺陷”这一事实。all materials contained flaws. The occurrence of flaws is not completely avoidable in the processing, fabrication, or service of a material/component. 在材料/零件的加工、制造和服役过程中,无法避免会出现缺陷。这些缺陷包括:Cracks 裂纹(可能是加工过程产生的裂纹,也可能是疲劳载荷产生的初始裂纹)Voids 气穴/缩孔(注塑过程中材料收缩产生的内部空穴)Metallurgical inclusions 夹杂物Weld defects 焊接缺陷

前面介绍的Toughness“韧性”,用于度量材料发生断裂前所能吸收的能量。Fracture Toughness 翻译为“断裂韧性”,多了一个Fracture断裂。但是,Toughness“韧性”的定义,本身就是关于断裂的,再弄个Fracture Toughness“断裂韧性”,岂不是多此一举?

我们来看看Fracture Toughness的定义:Fracture toughness is a property which describes the ability of a material containing a crack to resist fracture.描述了材料的这样一种能力:在含有裂纹的情况下,抵抗最终断裂的能力。Fracture toughness is an indication of the amount of stress required to propagate a preexisting flaw.预示了使初始裂纹快速扩展需要多大的应力。

我们可以这样理解Fracture Toughness:1、它承认材料存在初始缺陷,研究的是材料在已有缺陷的情况下,还能承受多大的应力而不至于使裂纹快速扩展到最终发生断裂。2、它关注的是裂纹扩展的这个过程,而不是仅仅是发生断裂这个结果。因此,如果将Fracture toughness 翻译为“阻止裂纹扩展的韧性”,可能更容易理解。

断裂韧性的测试方法:E1820-11 Standard Test Method for Measurement of Fracture Toughness

下图说明了toughness和Fracture toughness的区别。

Stress-intensity factor应力强度因子K,用来描述材料的断裂韧性。有下图三种断裂模式,分别用罗马数字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示,应力强度因子分别为K1、K2、K3。

最常用的是第一种,mode Ⅰ,也称为平面应变断裂模式。应力强度因子K1的计算公式如下,单位是MPa(m)1/2.

不同的试件形状和加载方式,对应不同的Y取值,列举以下几种:

在指定试件形状和加载方式的情况下(Y恒定),我们可以测出不同的裂纹尺寸c,对应的平均应力σ达到多大时,会使裂纹快速扩散发生断裂。并将断裂的临界应力强度因子记为K1c,其中c表示critical。试验表明,对于同一种材料,采用同一种测量方式对不同大小的试件、不用尺寸的裂纹进行测试,得到的K1c基本是一致的,也就是说,临界应力强度因子K1c是一种材料的固有属性。因此,断裂韧性可以用K1c来进行量化。

THE END
0.机械工程材料第2版——文九巴五、材料的硬度61第二节材料承受冲击载荷时的力学性能64一、缺口试样的冲击试验64二、多次冲击试验66三、冲击韧性及其意义66第三节材料的疲劳67一、疲劳曲线67二、疲劳极限68三、疲劳断口68第四节材料的断裂韧性70一、断裂韧性的概念70二、影响材料断裂韧性的因素71第五节材料的磨损性能72一、磨损过程和磨损的分类jvzq<84yyy4doyjfw0ipo8gqqmy0dxtm1862:A3jvo
1.简易修复工具绝!靠这些技术修复大理石断裂,连个缝隙都找不到想要学习大理石断裂的维修方法,首先师傅要具备以下几个基础知识点。 问:大理石断裂类型,可以怎样进行分类? 答:按断裂的大小,可分为小断裂、局部断裂、大面积断裂。 按断裂性质,有天然缺陷和后期人为断裂等。 问:大理石断裂可能需要用到哪些工具? 答:百洁布、软布、特殊的固化剂、隔膜胶粘带、高分子树脂材料、DNSjvzquC41dnuh0lxfp0tfv8|gkzooa<>92:<488ftvkimg8igvcomu86335;9698
2.断裂韧性测试方法断裂韧性检测标准二、断裂韧性测试标准 1、标准号:GB/T38338-2019 标准名称:炭素材料断裂韧性测定方法 标准状态:有效 标准类型分类:国家标准>>国家标准 GBICS分类:电气工程>>导体材料 CCS分类:建材>>炭素材料 2、标准号:JB/T12616-2016 标准名称:硬质合金刀具基体材料断裂韧性检测方法 jvzquC41o0726?<0eqs0r{tfwez0f:755:78:7mvo
3.口腔的陶瓷材料分类(三)成型技术分类 1.铸造玻璃陶瓷技术 铸造玻璃陶瓷采用传统耐火材料包埋蜡型、失蜡法无型圈铸造及结晶化处理等工艺制成复合瓷冠的底层或全瓷冠。常见的铸造玻璃陶瓷大致分为两种,一种主晶相为硅氟云母,如Dicor瓷等,另一类主晶相为磷灰石,如Cerapearl瓷,它们的弯曲强度为125MPa,断裂韧性为1.31MPam1/2.除上述产品jvzquC41yy}/oni880ipo8pqwsobpphcknobqzg1ii28:5359?457xjvor
4.哈尔滨工业大学材料科学与工程学院2024年硕士研究生招生复试参考2)材料变形行为与变形抗力:弹性变形行为及其物理本质,材料的弹性常数及其工程意义,材料塑性变形行为及其微观机制,材料物理屈服现象,材料的理论与实际屈服强度、微观与宏观屈服应力及宏观屈服判据,材料强化的基本途径与常用方法; 3)材料断裂行为:材料常见断裂形式及其分类方法,金属延性断裂行为及微观机制,解理和沿晶断裂行为jvzquC41ouk/jry0gf{/ew4424903;751e77:=
5.现场施工管理范文材料发放。使用追踪,清验。对于到场材料,清验造册登记,严格按照施工进度凭材料出库单发放使用,并且需对发放材料进行追踪,避免材料丢失,或者浪费。特别是要对型材下料这一环节严格控制。对于材料的库存量,库管员务必及时整理盘点,并注意对各材料分类堆放,易燃品,防潮品均需采取相应的材料保护措施。 jvzquC41yy}/i€~qq0ipo8mcqyko1@59::4ivvq
6.本科生教育主要专业课程有:机械设计、电工与电子技术、计算机技术、材料科学基础、材料改性原理与工艺、材料力学、材料性能学、材料分析测试技术、合金材料学、纳米材料导论、无损检测、材料断裂与失效分析、高分子与复合材料、功能材料等。 毕业生就业面广,可在电力、冶金、石油化工、航天航空、交通、机械、核能等行业部门和科研机构jvzquC41roi/yqz0gf{/ew4kphu03994137447mvo