按照以前制订的许用应力值设计的工程结构,出现了不少事故。
o泰坦尼克号的失事就是由于轮船碰在冰山上,再加上材料的冷脆性而发生的,这一点在它失事后的30多年才搞清楚。类似的事故在压力容器、输油管、涡轮机等方面也都有惨痛的教训。
从20世纪20年代开始,人们注意到金属与其他材料,特别是对于例如玻璃一类脆性材料的理论强度与实际强度之间有很大差别
1.2二战以来的若干断裂事故
一.1943-1947年,美国近500艘全焊船1000多起脆性破坏,238艘报废。总是在焊接缺陷等应力集中区域,-3~4°C水
二.1947年,苏联4500m3石油储罐,-43°C,底部和下部壳连接处,大量裂纹。(低温、脆性、焊点应力集中、内外温差)
三.五十年代,美国北极星导弹固体燃料发动机壳体试验,发生爆炸。高强度合金,传统强度和韧性指标合格,爆炸时工作压力远低于许用应力。(裂纹)
四.1963年,美国F-111飞机训练中,左翼脱落,飞机坠毁,而当时飞行速度、负荷远低于设计指标。(热处理不当、机翼枢轴出现缺陷,疲劳载荷,裂纹)
一.从20世纪20年代开始,人们注意到金属与其他材料,特别是对于例如玻璃一类脆性材料的理论强度与实际强度之间有很大差别.
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A380裂纹事故
空中客车公司25日证实,设计和制造缺陷导致一些处于运营状态的A380型客机机翼部件出现裂纹。一些空客员工说,多数接受检查的A380机翼部件可能出现一种类型的裂纹。
这些结构大多由高与超高强度材料制造,高强度刚屈服应力
σ,≥1400Mpa,而普通钢仅200MPa,且材料韧性也很好δ≥5%
(材料可按延伸律分为脆性和韧性两大类,5%为界限)
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二战前后一系列严重灾难,这些事故中毁坏的结构是经过传统强度理论严格设计的,为什么不断出现断裂呢?
●上述典型事故中,脆性断裂总是由宏观裂纹引起的;
●这些裂纹要么由冶金夹杂物及加工和装配引起,要么由疲劳载荷及工作环境引起;
●对于大多数结构和零件来说,宏观裂纹的存在是不可避免的;
●含裂纹材料的强度,取决于材料对裂纹扩展的抗力,这种抗力由材料的内部属性决定。
断裂力学的目的:就是应用弹塑性理论和新的实验技术,研究裂纹尖端附近的应力、应变场和裂纹的扩展规律。