力學性能試驗包括哪些 韌度斷裂試驗相關問題

斷裂韌性試驗是在線彈性斷裂力學及彈塑性斷裂力學基礎上發展起來的一種評定材料韌性的力學試驗方法。
20世紀以來，曾發生過多起容器、橋梁、艦船、飛機等脆斷事故；事故分析查明，斷裂大多起源于小裂紋。為解決金屬脆斷問題，美國在1958年組成ASTM斷裂試驗專門委員會，目的是建立有關測定材料斷裂特性的試驗方法。于1967年首次制定了用帶疲勞裂紋的三點彎曲試樣（圖1）測定高強度金屬材料平面應變斷裂韌性操作規程草案，并于1970年頒發了世界第一個斷裂韌性試驗標準ASTME399-70T。此后，斷裂韌性試驗受到世界各國的普遍重視并蓬勃發展。
韌度斷裂試驗相關概念
韌性：斷裂前吸收塑性變形功和斷裂功的能力
韌度：單位體積材料斷裂前所吸收的功
韌性斷裂：裂紋緩慢擴展過程中消耗能量；斷裂最先發生在纖維區，然后快速擴展形成放射最后斷裂形成剪切唇，放射區在裂紋快速擴展過程中形成，一般放射區匯聚方向指向裂紋源。
脆性斷裂：基本不產生塑性變形，危害性大。低應力脆斷，工作應力很低，一般低于屈服極限；脆斷裂紋總是從內部的宏觀缺陷處開始；溫度降低，應變速度增加，脆斷傾向增加。
穿晶斷裂：裂紋穿過晶內，可以是韌性斷裂，也可以是脆性斷裂，斷口明亮。
沿晶斷裂：裂紋沿晶界擴展，都是脆性斷裂，由晶界處的脆性第二相等造成，斷口相對灰暗。穿晶斷裂和沿晶斷裂可混合發生。高溫下，多由穿晶斷裂轉為沿晶韌性斷裂。
沿晶斷裂斷口：斷口冰糖狀；若晶粒細小，斷口呈晶粒狀。
剪切斷裂：材料在切應力作用下沿滑移面滑移分離而造成的斷裂。（滑斷、微孔聚集型斷裂）
解理斷裂：材料在正應力作用下，由于原于間結合鍵的破壞引起的沿特定晶面發生的脆性穿晶斷裂。
金屬的強度就是指金屬材料原子間結合力的大小，一般說金屬熔點高，彈性模量大，熱膨脹系數小則其原子間結合力大，斷裂強度高。斷裂的實質就是外力作用下材料沿某個原子面分開的過程。
格里菲思理論：從熱力學觀點看，凡是使能量減低的過程都將自發進行，凡使能量升高的過程必將停止，除非外界提供能量。
Griffth指出，由于裂紋存在，系統彈性能降低，與因存在裂紋而增加的表面能平衡。如彈性能降低足以滿足表面能增加，裂紋就會失穩擴展，引起脆性破壞。

韌度斷裂試驗相關理論
斷裂三種主要的失效形式：磨損、腐蝕、斷裂
多數金屬的斷裂包括裂紋的形成和擴展兩個階段。
按斷裂的性態：韌性斷裂和脆性斷裂；按裂紋擴展路徑：穿晶斷裂和沿晶斷裂；按斷裂機制：解理斷裂和剪切斷裂
韌性斷裂和脆性斷裂：根據材料斷裂前產生的宏觀塑性變形量的大小來確定。通常脆性斷裂也會發生微量的塑性變形，一般規定斷面收縮率小于5％則為脆性斷裂。反之大于5％的為韌性斷裂。
脆性斷口平齊而光亮，與正應力垂直，斷口常呈人字紋或放射花樣。
解理斷裂是沿特定的晶面發生的脆性穿晶斷裂，通常總沿一定的晶面分離。
解理斷裂總是脆性斷裂，但脆性斷裂不一定是解理斷裂。
常見的裂紋形成理論：①位錯塞積理論 ②位錯反應理論

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