《工程材料力学性能》期末复习笔记(5)

由本人自己,基于机械工业出版社《工程材料力学性能》第2版(束德林主编),针对四川大学材料学院金属材料工程系期末复习整理。

（2）微孔聚集断裂的微观断口特征：电子显微镜下观察到大小不等的圆形或椭圆韧窝。

4、断裂强度：

（1）★理论断裂强度的计算P30

决定材料强度的最基本因素：原子间结合力，原子间结合力越高，其弹性模量、熔点就越高

推导过程：（图1-33，P31，需画图）原子间作用力与原子间位移关系曲线近似：

位移很小时： ，又根据胡克定律：

0 ，二者合并有：

0

又单位裂纹表面外力所做功U0等于表面能γs两倍，即： 0

消去 后有： (

2 ,则有

（2）★断裂强度的裂纹理论（格尔菲斯裂纹理论）P32

前提：A、裂纹已经存在；B、局部应力集中

推导过程：（图1=34，P32;图1-35，P33，需画图）

2板材每单位体积储存弹性能σ/2E，实际代表单位面积弹性能。若在板中心割开一个垂直应力为σ的长度为2a

的裂纹，则原来弹性拉紧的平板释放能量：

W=4aγs。整个系统总能量变化为Ue+W,求其对裂纹半长a的一阶偏导等于0，得到裂纹失稳扩展的临界应力，即： 格尔菲斯公式： (

图1-35 裂纹扩展尺寸与能量变化关系 局限性：只适用于脆性固体,也就是只适用于那些裂纹尖端塑性变形可以忽略的情况。

断裂发生的必要和充分条件之间的联系和区别。

格雷菲斯裂纹理论是根据热力学原理，用能量平衡

（弹性能的降低与表面能的增加相平衡）的方法推到出了裂纹失稳扩展的临界条件。该条件是是断裂发生的必要条件，但并不意味着一定会断裂。

该断裂判据为：

裂纹扩展的充分条件是其尖端应力要大于等于理论断裂强度。（是通过力学方法推到的断裂判据）

该应力断裂判据为：

对比这两个判据可知：当ρ＝3a0时，必要条件和充分条件相当

ρ<3a0时，满足必要条件就可行（同时也满足充分条件）

ρ> 3a0时，满足充分条件就可行（同时也满足必要条件）

Q:课后第25题

（1）材料成分：rs—有效表面能，主要是塑性变形功，与有效滑移系数目和可动位错有关；具有fcc结构的金属有效滑移系和可动位错的数目都比较多，易于塑性变形，不易脆断。凡加入合金元素引起滑移系减少、孪生、位

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