金属力学性能与失效分析
金属材料失效分析案例PPT
04
案例四：金属材料脆性断裂 失效
失效现象描述
金属材料在无明显塑性变形的情况下 突然断裂，断口平齐，呈脆性断裂特 征。
断裂发生时，材料内部存在大量微裂 纹和空洞。
断裂前材料未出现明显的塑性变形， 无明显屈服现象。
失效原因分析
材料内部存在缺陷，如微裂纹、夹杂物等，降低 了材料的韧性。
金属材料在加工过程中受到较大的应力集中，如 切割、打孔等操作，导致材料内部产生微裂纹。
失效机理探讨
电化学腐蚀
金属材料与腐蚀介质发生 电化学反应，导致表面氧 化或溶解。
应力腐蚀
金属材料在应力和腐蚀介 质的共同作用下发生脆性 断裂。
疲劳腐蚀
金属材料在交变应力和腐 蚀介质的共同作用下发生 疲劳断裂。
03
案例三：金属材料热疲劳失 效
失效现象描述
金属材料表面出现裂 纹
疲劳断裂，即在交变 应力的作用下发生的 断裂
02
疲劳断裂通常发生在应力集中的 部位，如缺口、裂纹或表面损伤 处。
失效原因分析
金属材料在循环应力作用下，微观结 构中产生微裂纹并逐渐扩展，最终导 致断裂。
应力集中、材料内部缺陷或表面损伤 等因素可加速疲劳裂纹的萌生和扩展 。
失效机理探讨
金属疲劳断裂是一个复杂的过程，涉及微观结构、应力分布、材料缺陷等多个因素。
应力腐蚀开裂
在腐蚀介质和应力的共同作用下，焊接接头 处发生应力腐蚀开裂，裂纹扩展导致断裂。
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金属材料在低温环境下工作，材料的韧性下降， 容易发生脆性断裂。
失效机理探讨
金属材料的脆性断裂通常是由 于材料内部存在缺陷或应力集 中导致的微裂纹扩展。
在低温环境下，金属材料的韧 性下降，容易发生脆性断裂。
金属构件失效分析
磨损失效 当材料的表面相互接触或材料表面与流体接触 并作相对运动时，由于物理和化学的作用，材料表面的形状、 尺寸或质量发生变化的过程，称为磨损。由磨损而导致构件功 能丧失，称为磨损失效。磨损有多种形式，其中常见粘着磨损、 磨料磨损、冲击磨损、微动磨损、腐蚀磨损、疲劳磨损等。
2、引起失效的原因
• 设计不合理
如在急剧冷却的条件下浇注金属，可以避免在铸锭上部形 成集中缩孔。但在此情况下，液态金属与固态金属之间的体积 差仍保持一定的数值，虽然在表面上似乎已经“消除”了大的 缩孔，可是有许多细小缩孔即疏松，分布在金属的整个体积中。
钢材在锻造和轧制过程中，疏松情况可得到很大程度的改 善，但如由于原钢锭的疏松较为严重、压缩比不足等原因，则 在热加工后较严重的疏松仍会存在。图2-2(b)所示为2crl3钢热 轧后退火仍有黑色小点显示的中心疏松。此外，如原钢锭中存 在着较多的气泡，而在热轧过程中焊合不良，或沸腾钢中的气 泡分布不良，以致影响焊合，亦可能形成疏松。
• 选材不当及材料缺陷
金属装备及构件的材料选择要遵循使用性原则、加工工艺 性能原则及经济性原则，遵循使用性原则是首先要考虑的。使 用在特定环境中的构件，对可预见的失效形式要为其选择足够 的抵抗失效的能力。如对韧性材料可能产生的屈服变形或断裂， 应该选择足够的拉伸强度和屈服强度；但对可能产生的脆性断 裂、疲劳及应力腐蚀开裂的环境条件，高强度的材料往往适得 其反。在符合使用性能的原则下选取的结构材料，对构件的成 形要有好的加工工艺性能。在保证构件使用性能、加工工艺性 能要求的前题下，经济性也是必须考虑的。
1.4 失效分析与其他学科的关系
1.5 失效分析的历史发展状况
一般把失效分析的发展历史分为三个阶段，即失效分析的初 级阶段、近代失效分析阶段及现代失效分析阶段。
材料力学模型和失效分析方法
材料力学模型和失效分析方法材料力学模型和失效分析方法是材料科学与工程领域中非常重要的研究和实践内容。
通过建立适当的力学模型和采用合适的失效分析方法，可以揭示材料的力学行为和失效机制，为设计和制造高性能材料和组件提供科学依据。
本文将探讨材料力学模型和失效分析方法的基本概念、应用意义以及一些常见的模型和方法。
材料力学模型是描述材料的宏观力学行为的数学模型。
它通过几何形状、内部结构和材料特性等因素来描述材料的应力-应变关系。
材料力学模型可分为理论模型和经验模型两种。
理论模型是基于材料的微观结构和力学原理推导而来的，如弹性理论、塑性理论等。
经验模型是通过实验数据拟合得到的，对特定材料或特定条件下的力学行为进行近似描述。
常见的材料力学模型包括线性弹性模型、非线性弹性模型和塑性模型等。
线性弹性模型是最基本的材料力学模型之一。
它是建立在胡克定律的基础上，假设材料在小应变范围内具有线性的应力-应变关系。
这种模型适用于强度较高的刚性材料，如金属。
同样重要的是非线性弹性模型，它考虑了材料在大应变下的非线性行为。
这种模型常用于强度较低的柔性材料，如橡胶。
塑性模型则用于描述材料的可塑性行为，主要应用于塑性变形过程的分析和预测。
失效分析方法是在材料失效问题中应用的一系列分析技术。
它们通过观察、测试和计算等手段，对材料失效的机理进行研究和分析。
失效分析的目标是找出材料失效的原因和机制，以便采取相应的措施来避免或延缓失效。
常见的失效分析方法包括金相分析、断口分析和有限元分析等。
金相分析是通过对材料的显微组织进行观察和测试，来了解材料的组织特征和性能状况。
通过金相分析，可以得出材料的晶体结构、晶界、相含量和多相分布等信息，从而推断失效的机理和形态。
断口分析是通过对材料的断口形貌进行观察和分析，来了解材料失效的形式和机理。
不同的断口形貌反映了不同的失效方式，如脆性破裂、韧性断裂和疲劳断裂等。
有限元分析是一种基于数值计算的方法，通过模拟材料的力学行为和受力状态，预测材料的应力分布和变形情况。
金属材料力学性能测试规范
金属材料力学性能测试规范一、金属材料力学性能测试的重要性金属材料的力学性能是指材料在受到外力作用时所表现出的特性，包括强度、硬度、韧性、塑性等。
这些性能直接影响着材料在实际应用中的可靠性和安全性。
例如，在建筑领域，钢材的强度决定了建筑物的承载能力；在机械制造中，零部件的硬度和韧性关系到其使用寿命和运行稳定性。
因此，通过科学、规范的测试方法获取准确的力学性能数据，对于材料的选择、设计和质量控制具有重要意义。
二、常见的金属材料力学性能测试项目1、拉伸试验拉伸试验是评估金属材料强度和塑性的最基本方法。
通过对标准试样施加逐渐增加的轴向拉力，测量试样在拉伸过程中的变形和断裂特性。
主要测试指标包括屈服强度、抗拉强度、延伸率和断面收缩率等。
2、硬度试验硬度是衡量金属材料抵抗局部变形能力的指标。
常见的硬度测试方法有布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。
硬度测试可以快速、简便地评估材料的硬度分布和加工硬化程度。
3、冲击试验冲击试验用于测定金属材料在冲击载荷下的韧性。
通过使标准试样承受一定能量的冲击，观察试样断裂的情况，计算冲击吸收功，以评估材料的抗冲击性能。
4、疲劳试验疲劳试验模拟材料在交变载荷作用下的失效行为。
通过对试样进行多次循环加载，记录试样发生疲劳破坏的循环次数，从而评估材料的疲劳强度和寿命。
三、测试设备和仪器1、万能材料试验机万能材料试验机是进行拉伸、压缩、弯曲等力学性能测试的主要设备。
它能够精确控制加载速率和测量试样的变形。
2、硬度计根据不同的硬度测试方法，选择相应的硬度计，如布氏硬度计、洛氏硬度计、维氏硬度计等。
3、冲击试验机冲击试验机用于进行冲击试验，常见的有摆锤式冲击试验机和落锤式冲击试验机。
4、疲劳试验机疲劳试验机专门用于进行疲劳性能测试，包括旋转弯曲疲劳试验机、轴向疲劳试验机等。
四、试样制备试样的制备是保证测试结果准确性的关键环节。
试样的尺寸、形状和加工精度应符合相关标准的要求。
1、拉伸试样通常采用圆形或矩形截面的试样，其标距长度、直径或宽度等尺寸应根据材料的种类和测试标准进行确定。
金属材料失效分析报告
金属材料失效分析报告1. 引言金属材料在各个领域中扮演着重要的角色，但在长期使用过程中，由于各种原因可能会出现失效现象。
本报告旨在对金属材料失效进行分析，找出失效原因，并提出相应的解决方案。
2. 背景金属材料失效是指金属材料在使用过程中出现性能下降、功能丧失或完全损坏的情况。
失效可能由多种因素引起，包括材料本身的缺陷、外界环境的影响以及使用条件的变化等。
了解失效的原因对于改进材料性能和延长材料寿命具有重要意义。
3. 失效原因分析3.1 材料缺陷金属材料在制备过程中可能存在一些内在的缺陷，如晶体结构缺陷、晶界缺陷和孔洞等。
这些缺陷可能导致材料的机械性能、化学性能或导电性能下降，从而引起失效。
3.2 外界环境影响外界环境对金属材料的影响也是导致失效的重要原因之一。
例如，金属材料在高温、高湿度或腐蚀性环境中容易发生氧化、腐蚀和脆化等反应，从而导致失效。
3.3 使用条件变化金属材料的使用条件变化也会对其性能产生影响，进而导致失效。
例如，金属材料在受到过大的载荷或振动时可能会发生疲劳失效；在温度变化较大的情况下，热膨胀会导致应力集中，从而引发失效。
4. 失效分析方法为了确定金属材料失效的具体原因，通常采用多种分析方法。
以下是常用的几种分析方法：4.1 金相分析金相分析是通过对金属材料的显微组织进行观察和分析来确定失效原因的一种方法。
通过金相分析，可以了解材料的晶体结构、晶界状况、缺陷情况等，从而找出可能导致失效的因素。
4.2 化学分析化学分析可以确定金属材料的成分，包括主要元素和杂质元素的含量。
通过分析材料的成分，可以判断是否存在元素偏析、化学反应等导致失效的原因。
4.3 力学性能测试力学性能测试可以评估金属材料的强度、韧性、硬度等机械性能。
通过测试，可以了解材料的性能是否达到设计要求，从而判断失效是否与机械性能有关。
4.4 环境试验环境试验是通过模拟实际使用条件，暴露金属材料在不同环境下，观察其性能变化和失效情况。
金属构件失效分析
03
金属构件失效案例分析
案例一：疲劳失效
总结词
疲劳失效是金属构件最常见的失效形式之一，由于在循环应力或交变应力的作用下，金属构件逐渐产生疲劳裂纹 并扩展，最终导致断裂。
详细描述
疲劳失效通常发生在承受循环应力或交变应力的金属构件中，如发动机曲轴、齿轮等。疲劳裂纹通常起源于构件 表面或亚表面，裂纹扩展过程中会受到应力集中的影响，如缺口、划痕等。疲劳失效的原因包括材料缺陷、应力 集中、温度变化等。
05
结论
金属构件失效分析的意义
保障工业安全
通过对金属构件失效进行分析，可以及时发现潜在的安全隐患， 避免因构件失效导致的工业事故。
提高产品质量
通过失效分析，可以找出产品设计、制造或使用过程中的问题，为 改进产品提供依据，提高产品质量。
促进科技进步
失效分析涉及多个学科领域，如材料科学、力学、化学等，对促进 相关学科的科技进步具有重要意义。
金属构件失效分析
目 录
• 引言 • 金属构件失效分析方法 • 金属构件失效案例分析 • 金属构件失效预防措施 • 结论
01
引言
主题简介
金属构件失效分析是一门研究金属构 件失效原因、失效模式和失效机理的 学科。
它涉及到材料科学、力学、腐蚀科学 等多个领域，对于保障金属构件的安 全可靠性和延长其使用寿命具有重要 意义。
THANK YOU
严格控制加工过程
确保金属构件在加工过程中不受损伤 ，如防止过度切割、弯曲或冲压，以 减少应力集中和微裂纹的形成。
定期进行维护和检查
制定维护计划
根据金属构件的使用环境和条件，制定合理的维护计划，包括定期清洁、涂层保护和紧 固件检查等。
定期检查与监测
工程材料作业第五、六章
第五章金属材料的主要性能1 金属材料的力学性能指的是什么性能？常用的力学性能包括哪些方面的内容？答：金属的力学性能是指在力的作用下，材料所表现出来的一系列力学性能指标，反映了金属材料在各种形式外力作用下抵抗变形或破坏的某些能力。
主要包括：强度、塑性、硬度、冲击韧度和疲劳等。
2 衡量金属材料强度、塑性及韧性常用哪些性能指标？各用什么符号和单位表示？答：衡量金属材料的强度指标为：比例极限σp、弹性极限σe、弹性模量E、屈服强度σs、抗拉强度σb、屈强比σs/σb。
衡量金属材料的塑性指标为：延伸率δ、断面收缩率ψ。
衡量金属材料的韧性指标为：冲击韧性指标：冲击吸收功Ak；断裂韧性指标：断裂韧度。
3、硬度是否为金属材料独立的性能指标？它反映金属材料的什么性能？有5种材料其硬度分别为449HV、80HRB 、291HBS 、77HRA 、62 HRC，试比较五种材料硬度高低。
答：硬度不是金属材料的独立性能（它与金属抗拉强度成正比），是反映材料软硬程度的指标，表征材料表面抵抗外物压入时所引起局部塑性变形的能力。
80HRB<291HBS<449HV<77HRA <62HRC。
4、为什么说金属材料的力学性能是个可变化的性能指标？答：（1）温度的改变会影响金属的塑性，而塑性与韧性和强度、硬度有关，则改变温度会导致力学性能改变；（2）不同的承载情况会改变材料的力学性能，如很小的交变载荷也可使钢丝折断；不同的加工工艺也会改变材料的力学性能（为了使材料有不同的性能来满足我们的需要，就用了回火、淬火、正火等加工工艺）。
5、金属材料的焊接性能包括哪些内容？常用什么指标估算金属材料的焊接性能？答：金属的焊接性能：①接合性能：金属材料在一定焊接工艺条件下，形成焊接缺陷的敏感性。
②使用性能：某金属材料在一定的焊接工艺条件下其焊接接头对使用要求的适应性，也就是焊接接头承受载荷的能力。
金属的焊接性能指标：碳当量、冷裂纹敏感系数。
金属力学性能总结
金属力学性能总结引言金属是一类常见的材料，具备优异的力学性能，包括强度、韧性、塑性等。
本文将从这些方面对金属的力学性能进行总结和分析。
强度抗拉强度抗拉强度是衡量金属材料抵抗拉力的能力。
常见的金属材料如钢、铝等都具有较高的抗拉强度，这使得它们能够承受外部拉力而不或较少发生破坏。
通过拉伸试验可以获得金属材料的抗拉强度，该试验会在材料上施加一个逐渐增大的拉力，直到发生断裂。
抗压强度抗压强度是衡量金属材料抵抗压缩力的能力。
金属材料在某些应用中需要能够承受压缩力，例如桥梁的支撑柱等。
抗压强度一般低于抗拉强度，但仍然是关键的力学性能指标之一。
屈服强度屈服强度是指金属材料在受到一定应力作用后开始发生可观察到的形变所需要的应力值。
常见的金属材料会在屈服点处开始变形，接着进入塑性变形阶段。
屈服强度可以用来衡量材料的可塑性，即其允许的形变程度。
韧性韧性是指金属材料抵抗断裂的能力。
在金属力学中，韧性是一个重要的参数，特别是在应对冲击载荷时。
韧性取决于金属材料的断裂韧性和延展性。
断裂韧性是指材料在发生断裂前能够吸收的冲击能量的能力。
而延展性则是指材料的塑性变形能力。
塑性塑性是金属材料特有的力学性能，指的是材料在受到外力作用时能够发生可逆性变形的能力。
金属材料在塑性变形时会以晶粒滑移和晶格变形为主要方式，这使得金属能够在应力下承受较大的形变而不断裂。
塑性是金属工程中的重要性能参数，能够导致材料的加工性能和使用寿命的改变。
总结金属材料具备较高的强度、韧性和塑性。
强度方面，金属能够承受拉力和压力的能力很强，具备较高的抗拉强度和抗压强度。
韧性方面，金属能够抵抗断裂，具备较高的断裂韧性和延展性。
塑性方面，金属能够发生可逆性变形，具备较高的塑性能力。
这些力学性能使得金属在工程应用中得以广泛应用，如建筑、机械制造、航空航天等。
以上是对金属力学性能的简要总结，希望能够对读者对金属材料有较为全面的了解。
参考文献：1.Callister, William D., and David G. Rethwisch. MaterialsScience and Engineering: An Introduction. Wiley, 2014.2.Meyers, Marc A., Krishan K. Chawla, and Manoj K. Chawla.Mechanical Metallurgy: Principles and Applications. CambridgeUniversity Press, 2012.。
失效分析实验报告小结
失效分析实验报告小结引言失效分析是一种对材料、构件或设备在使用过程中发生失效的原因进行研究的技术方法。
通过详细分析失效的现象、特征以及失效的原因，可以为改进材料的性能和提高构件或设备的可靠性提供有效的依据。
本次实验旨在通过对金属薄板的失效分析，深入了解失效现象及其原因，为进一步改进材料的使用和设计提供指导。
实施过程1. 实验材料准备本次实验使用了不同材质的金属薄板作为实验样品，其中包括不锈钢、铝合金和碳钢等。
样品经过打磨和清洗后，保证表面的平整和无污染。
2. 失效模拟实验为了模拟失效情况，我们对样品进行了多个实验，包括静态负载、热循环和冲击加载等。
通过不同的实验条件和加载方式，我们可以模拟出不同的失效情况，并进行准确的分析。
3. 失效分析失效分析是实验的重点，通过对被失效样品进行显微镜观察、扫描电子显微镜分析以及力学性能测试等手段，我们对失效的样品进行了全面的分析。
结果与讨论经过实验和分析，我们得出了以下结论：1. 不同材质的金属薄板在失效时出现了不同的现象和特征。
不锈钢样品出现了明显的腐蚀和裂纹，铝合金样品则主要出现了疲劳断裂现象，而碳钢样品则表现出明显的临界应力失效。
2. 实验中发现，金属薄板在高温环境下容易发生热疲劳失效，而低温下则容易出现脆断裂。
这一点对于材料的设计和使用具有重要的指导意义。
3. 扫描电子显微镜分析结果显示，失效样品的断口表面呈现出不同的形态。
根据断口形貌，可以确定失效的类型，如拉伸断裂、剪切断裂、疲劳断裂等。
4. 失效的原因主要有外力加载、疲劳、应力集中和材料本身的缺陷等。
其中，应力集中是导致失效的主要原因之一，更好的设计和工艺可以减少应力集中，提高材料的使用寿命。
总结与展望通过本次实验，我们深入了解了失效分析的方法和步骤，并成功应用在金属薄板的研究中。
我们通过实验发现了不同材质金属薄板失效的规律和原因，并为改进材料的使用和设计提供了参考。
然而，本次实验还存在一些不足之处。
金属零件失效分析及实例 (DEMO)
金属零件失效分析及实例一、轴的失效分析1．1 轴的失效类型轴是用来支承旋转，并传递动力和运动的部件。
轴可以承受各种类型的载荷，如拉伸、压缩、弯曲或扭转及各种复合载荷。
有时还承受振动应力。
在这些载荷作用下，使轴失效的最常见的类型是轴的疲劳断裂。
疲劳破坏起始于局部应力最高的部位，有些机械由于设计、制造、装配和使用不合理，也造成轴过早地发生疲劳断裂。
轴的疲劳通常可分为3种基本类型：弯曲疲劳、扭转疲劳和轴向疲劳。
弯曲疲劳可由下面几种类型的弯曲载荷造成：单向的、交变的和旋转的。
在单向弯曲时，任一点的应力都是变动的，变动应力只改变大小而不改变方向。
在交变弯曲和旋转弯曲时，任意一点的应力都是交变的，即应力在方向相反的应力之间循环变化。
扭转疲劳常因施加变动或交变的扭转力矩产生。
轴向疲劳则由于施加交变或变动的拉伸—压缩载荷的结果。
承受了变应力的轴，由于机械的或冶金的因素，或两者综合的结果导致轴的疲劳断裂。
机械影响因素包括了小圆角、尖角、凹槽、键槽、刻痕及紧配合处。
冶金影响因素包括了淬火裂纹、腐蚀凹坑、粗大的金属夹杂物及焊接缺陷等。
疲劳破坏占失效轴的50％以上。
在低温环境中或是在冲击及快速施加过载时，将会使轴发生脆性断裂。
脆性断裂的特征是裂纹以极高的扩展速度(大约1800m/s或更大)发生突然断裂，而在断裂源处只有小的变形迹象。
这种类型的断裂特征是断裂表面上存在着鱼骨状或人字形花样的标志，人字形的顶点指向断裂源。
一些表面处理能使氢溶解入高强度钢中，使轴脆化而断裂，例如，电镀金属会引起高强度钢的失效。
轴的韧性断裂(显微空穴聚合的结果)在断裂表面上呈现有塑性变形的迹象，类似在普通拉伸试验或扭转试验试样中所观察到的情况。
对拉伸断裂的轴这种变形，用目视检验是容易见到的，但是，当轴扭转断裂时，则变形是不明显的。
在正常工作条件下轴很少发生韧性断裂。
但是，如果对工作要求条件估计过低，或者所用材料强度达不到预定数值，或者轴受到单一过负载，也可能发生韧性断裂。
零件失效分析4-金属构件常见失效形式及其判断
判断方法
通过观察疲劳断口的形貌和特征、分析疲劳裂纹扩展的过程和 规律，以及进行疲劳性能测试等方法来判断疲劳失效的原因。
03
金属构件失效判断方法
外观检查
直接观察
通过目视或放大镜观察金属构件表面是否存在裂纹、变形、腐蚀 等异常现象。
触摸检查
通过触摸感受金属构件的表面粗糙度、温度等变化，判断是否存 在异常。
弯曲试验
通过弯曲金属构件，测定其弯曲强度 、韧性等力学性能指标，判断其是否 满足设计要求。
金相分析
微观组织观察
通过金相显微镜观察金属构件的微观组织结构，分析其晶粒大小、相组成等， 判断其力学性能和耐腐蚀性能。
夹杂物分析
通过金相法或化学分析法测定金属构件中夹杂物的成分、形态和分布，判断其 对金属性能的影响。
详细描述
通过定期检查，可以及时发现金属构件的 损伤和异常情况，采取相应的修复和更换 措施，避免因小问题积累导致的大规模失 效。同时，合理的维护和保养也可以延长 金属构件的使用寿命。
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案例分析
断裂失效案例
总结词
断裂失效是指金属构件在应力作用下发生的突然断裂现象。
详细描述
断裂失效通常是由于金属材料内部存在缺陷，如裂纹、夹杂物等，在应力集中或交变应 力的作用下，裂纹扩展导致金属构件断裂。断裂失效案例包括桥梁断裂、压力容器爆炸
判断方法
通过观察磨损表面的形貌和特征、分析磨损产物的成分和结构，以及进行摩擦学性能测试等方法来判断 磨损失效的原因。
疲劳失效
总结词
疲劳失效是指金属构件在循环载荷作用下发生的疲劳断裂 现象。
详细描述
疲劳失效通常是由于金属材料内部的应力集中和循环载荷的共 同作用，导致材料内部的微裂纹扩展和断裂的产生。疲劳失效
材料科学专业优质课材料力学与失效分析
材料科学专业优质课材料力学与失效分析材料科学专业优质课——材料力学与失效分析材料力学与失效分析是材料科学专业中的重要课程，它涵盖了材料的力学性能以及材料在使用过程中可能出现的失效原因和机制。
本文将从材料力学基础、失效分析方法和案例分析三个方面来介绍材料力学与失效分析的相关内容。
一、材料力学基础材料力学是研究材料的应力、应变、变形及其与力学性能之间的关系的基础学科。
它主要包括静力学、动力学和弹性力学等方面。
在静力学中，材料的受力分析和平衡条件是基本内容，可以通过受力分析确定材料的内力分布和力的平衡状态。
在动力学中，材料的运动和受力分析是重点内容，可以研究材料在受外力作用下的响应和变形情况。
弹性力学是材料力学中的重要概念，它研究的是材料在弹性变形范围内的力学性能，包括应力-应变关系、弹性模量和泊松比等参数。
二、失效分析方法1. 失效模式与机理分析失效模式是指材料在使用过程中可能出现的失效形式，比如断裂、疲劳、腐蚀等。
失效机理是指导致材料失效的原因和机制，比如应力集中、氢脆、晶体缺陷等。
失效模式与机理分析是材料失效分析的起点，通过对失效模式和机理的研究，可以确定失效原因并采取相应的措施预防失效。
2. 实验测试与数据分析实验测试是失效分析的重要手段之一。
通过对材料的物理、化学性能进行测试，可以获取与失效相关的数据。
比如断口形貌分析、材料组织结构分析、化学成分分析等。
数据分析是在实验测试的基础上，对获取的数据进行处理和解读。
可以通过统计学方法、数学模型等，对材料的失效行为进行分析和预测。
3. 数值模拟与仿真数值模拟和仿真是现代失效分析的重要手段之一。
通过建立适当的数学模型和计算方法，可以模拟材料在不同载荷条件下的响应和变形情况。
比如有限元方法可以对材料的应力分布、变形情况进行模拟和计算。
通过数值模拟和仿真，可以更好地理解材料的失效行为，指导材料的设计和改进。
三、案例分析1. 断裂失效案例分析断裂是材料在受力过程中出现的一种常见失效模式。
金属断裂失效分析
根据失效分析的目的和要求，一般还要进行实验研究。
其内容包括以下几个方面。
1、宏观检验用肉眼或放大镜检验金属表面，纵横断面、断口上的各种组织和缺陷的方法叫做宏观检验。
通过宏观检验能揭示金属的全貌，显示其组织的不均匀性和各种缺陷的形态、分布，对颜色、腐蚀、断裂裂纹的萌生位置及裂纹的走向等都能迅速而准确地识别出来。
进行断口的宏观分析。
能得到断裂表面整体的概貌特征，并在一定程度上了解破坏的原因。
可确定失效件断裂的裂纹萌生位置，裂纹的扩展方向，判别断裂的类型，构件所承受的应力类型，环境介质、温度对构件断裂的影响，变形程度及磨损情况。
常用的宏观检验方法有酸浸试验、塔形车削发纹试验以及硫印试验等。
(1)酸浸试验酸浸试样制备时取样部位及数量按有关标准进行，并严防因温度升高而引起组织变化。
切取试样用锯、剪、气割和砂轮切割等方式：当用气割试样时，必须将热影响区除去，以免影响检验结果。
试样检验面可用车、刨、磨和金相砂纸磨制(02号砂纸)，使表面粗糙度不低于3.2，并用汽油、酒精、苯等清洗去油。
酸浸试验方法有三种。
第一种是热酸浸蚀试验法。
主要用于表面缺陷、夹杂物、偏析区等被浸蚀剂有选择性地浸蚀，表现出可看得见的浸蚀特征。
酸蚀试验效果决定于浸蚀剂成分；浸蚀的温度；浸蚀时间及浸蚀面的光洁度。
第二种是冷酸浸蚀试验法。
冷酸浸蚀试验法是检查钢的宏观组织和缺陷的一种简易方法。
冷酸浸蚀是采用室温下的酸溶液浸蚀和擦蚀样面，以显示试样的缺陷。
通常，对于不使用热酸浸蚀的钢材或工件（例如工件已加工好，不便切开，又不得损坏工件的表面粗糙度），以及有些组织缺陷用热酸不易显现，有些奥氏体不锈钢用热盐酸不易腐蚀时，均可用冷酸浸蚀法进行试验。
第三种电解酸蚀法。
电解酸蚀法，就是用15％~20％（容积比）工业盐酸水溶液电解试样表面的试验方法。
这种方法的优点是，可以用较稀（15％~20％）的盐酸水溶液在室温下进行浸蚀，可以缩短腐蚀时间，大大地改善劳动条件和卫生环境。
金属材料的失效分析及预防措施
金属材料的失效分析及预防措施金属材料广泛应用于各行各业的生产制造中，无论是建筑、汽车、航空、电子等领域，都有它的身影。
然而，在长期使用过程中，金属材料的失效问题也逐渐凸显出来。
本文将从失效分类、失效原因及预防措施等方面进行阐述。
一、失效分类金属材料的失效可分为三种类型，即塑性失效、疲劳失效、腐蚀失效。
塑性失效是指金属材料在受到极限载荷时失去了所需的强度和韧性。
塑性失效的表现形式是材料出现塑性变形和局部断裂，导致材料无法承载更大的荷载。
疲劳失效是由于材料长期受到重复载荷而引起的损坏现象，表现形式是材料出现微小的疲劳裂纹，逐渐扩展至材料疲劳断裂。
疲劳失效是金属材料使用寿命最主要的影响因素。
腐蚀失效是指金属材料在各种腐蚀介质中被破坏的现象，腐蚀失效不仅可以削弱材料的机械性能，还会严重影响材料的外观质量和安全性。
二、失效原因1. 缺陷金属材料中的缺陷主要包括气孔、夹杂、裂纹等，这些缺陷会极大地影响金属材料的机械性能，尤其是抗拉强度和韧性。
缺陷的产生一般由于生产过程中制造不当，产品加工时的人为因素或金属材料的裂纹扩展等情况导致。
2. 微观结构金属材料的微观结构是影响金属材料力学性能和疲劳性能的关键因素。
包括晶粒大小、晶界、孪晶、位错等等。
严重的晶界变异、加工硬化和冷处理等诸多因素都会引起失效。
3. 环境因素金属材料在各种环境介质中失效的机制不同。
一般来说，金属材料在高温、潮湿、腐蚀和氧化介质中失效更为明显。
高温介质下，金属材料的力学性能、结构和化学性质都发生了变化，包括晶体生长、晶粒长大、孪晶形成等。
潮湿介质下，金属材料很容易发生腐蚀失效。
三、预防措施1. 提高金属材料的强度和韧性针对塑性失效和疲劳失效，我们应该采取措施提高材料的强度和韧性。
具体包括选择高质量的原材料、严格掌握生产制造过程，领先的材料设计和成型技术，科学的表面处理和热处理等。
2. 减少金属材料中的缺陷针对金属材料中存在的缺陷，我们可以采取一系列措施，如选择有良好制造工艺和管理制度的优秀供应商，提高产品生产工艺，采用超声波探伤、磁粉探伤等无损检测技术。
第一章 机械零件(金属材料)的性能指标与失效分析
（2）脆性断裂的判据
1）裂纹尖端应力场强度因子KI 描述裂纹尖端场强弱的量
KI = Yσa1/2
Y: 裂纹几何形状因子。 σ：零件的工作应力 a：裂纹的半长度；（裂纹长度的一半
2）判据：
KI>KIC KI=KIC KI<KIC 发生脆断； 临界状态； 安全；
KIC:断裂韧度，材料性能指标只与材料有关。 （可以通过合金化、热处理等改变）
弹性极限 se 屈服强度 ss 抗拉强度 sb 断裂强度 sk
① 比例极限σp与弹性极限σe σp---在σ-ε曲线上
开始偏离直线时的应 力。 σe---由弹性变形过渡 到弹-塑性变形时的应
力。
2015年12月25日12时 26分
材料与成形技术 1.1 概述 10
② 屈服现象与屈服强度 屈服现象：在试验外力不增加或上下波动 的情况下，试件应变明显增加的现象。不 同材料或在不同试验条件下得到的σ-ε 曲线类型如图所示。
滑痕法硬度值（莫氏硬度） 弹性回跳法硬度值（肖氏硬度） 压入法硬度值（工业中应用广泛）
常见的硬度表示方法有：
1、布氏硬度
2、洛氏硬度 3、维氏硬度
(1). 布氏硬度（HB) (物理意义：压痕表面上单位面积所承受的压力）
在力P的作用下把直径为D的钢球压入被测材料，布氏硬度值是载荷P除以压 痕(球冠)的面积F ，用HB表示。即: B = P/F = 2P/π[D - (D2-d2)1/2] 这种方法只适合于测量HBS < 450的材料。如:
2、断裂韧度K
IC
（1）定义：是材料抵抗裂纹失稳扩展的能力。是
评定材料抵抗脆性断裂的力学性能指标，
KIC↑,抵抗裂纹失稳扩展的能力↑
金属材料的力学性能测试与分析
金属材料的力学性能测试与分析金属材料广泛应用于各个领域，具有优良的力学性能是其重要的特征之一。
为了保证金属材料的质量和可靠性，对其力学性能进行测试与分析是至关重要的。
本文将重点介绍金属材料力学性能测试方法及分析步骤。
一、金属材料的力学性能测试1. 强度测试强度是金属材料抵抗外力的能力，可以通过拉伸试验来进行测试。
该试验的原理是将金属试样放置在拉伸机上，施加逐渐增加的力，直到断裂为止。
在试验过程中，可以测量材料的屈服强度、抗拉强度、延伸率等指标。
这些参数对于评估金属材料的力学性能至关重要。
2. 硬度测试硬度是金属材料抵抗表面压力的能力。
硬度测试可通过使用洛氏硬度计或布氏硬度计进行。
试验时，试样表面受到一定压力，通过测量压印的深度来确定硬度指标。
硬度测试可以帮助判断金属材料的耐磨性和抗变形能力。
3. 韧性测试韧性是金属材料在承受外力时能够吸收能量并发生塑性变形的能力。
冲击试验是测试韧性的常用方法之一。
冲击试验中，将标准试样放置在冲击机上，施加特定冲击载荷，并记录试样失效前所吸收的能量。
韧性测试结果可以评估金属材料在低温环境下的可靠性。
二、金属材料力学性能分析1. 强度分析通过强度测试获得的数据，可以进行强度分析。
通常包括计算应力-应变曲线、屈服强度、抗拉强度、断裂延伸率等参数。
这些数据可用于比较不同金属材料的强度，评估材料的抗拉伸能力以及预测它们在实际应用中的行为。
强度分析对于材料的选择、设计和制造过程中的质量控制具有重要意义。
2. 硬度分析硬度测试结果的分析可用于比较不同金属材料之间的硬度差异。
通过硬度值，可以评估材料的耐磨性和抗变形能力。
硬度分析还可以为金属材料的工艺设计和材料选择提供重要参考。
3. 韧性分析韧性测试结果的分析有助于评估金属材料的抗冲击能力和低温性能。
韧性分析还可以用于指导金属材料的合金设计和淬火工艺的优化。
通过分析韧性参数，可以对材料的破坏机理进行理解，并提供改进金属材料韧性的方法。
铸件失效分析报告
铸件失效分析报告引言铸件是常用的金属成型工艺之一，广泛应用于各个领域的机械制造中。
然而，在使用过程中，铸件可能会出现失效现象，例如裂纹、变形、断裂等。
本报告旨在对铸件失效进行分析，找出失效的原因，并提出相应的建议。
一、失效描述在实际使用中发现某些铸件出现断裂现象。
断裂表现为铸件上出现明显的裂纹，并伴随着变形。
这些断裂的位置主要集中在铸件的连接处，例如焊接缝或连接孔。
二、失效原因分析经过对失效铸件的观察和分析，结合相关理论知识，我们初步推断铸件失效的原因可能是以下几个方面：1.材料问题：铸件可能使用了低质量的材料或者材料存在质量问题，导致其力学性能不符合要求，易发生断裂。
2.设计问题：铸件的设计可能存在缺陷，如圆角半径不足、壁厚变化过大等，导致应力集中，增加了断裂的风险。
3.制造问题：铸件的制造过程可能存在问题，例如铸型不完善、铸造温度控制不当等，造成铸件内部存在缺陷，从而降低了其强度。
4.使用问题：铸件在使用过程中可能受到了异常的外力载荷作用，或者受到了腐蚀、疲劳等环境因素的影响，导致断裂。
三、实验分析为了进一步确认铸件失效的原因，我们进行了一系列的实验分析。
首先，我们对失效铸件的材料进行了化学成分分析。
结果显示，铸件所使用的材料与设计要求的标准材料存在差异，材料中掺杂了较高含量的夹杂物，这可能是材料强度下降的主要原因。
进一步进行金相组织分析后发现，失效铸件的金相组织存在明显的缺陷和非均匀性。
部分区域存在晶界偏析和孔隙等缺陷，这些缺陷对铸件的强度和韧性具有显著的负面影响。
同时，我们对失效铸件的断口进行了扫描电镜观察。
观察结果显示，断裂面上存在明显的沿晶裂纹，这表明铸件可能存在应力集中的问题。
此外，断裂面上还发现了一些细小的颗粒，初步判断为夹杂物或者金属氧化物，这些颗粒的存在进一步加剧了铸件的脆性。
四、建议和改进措施基于对失效铸件的分析结果，我们提出了以下建议和改进措施：1.选择合适的材料：铸件的材料应符合设计要求的标准，并经过相关质量检测，避免选用低质量的材料。
金属失效分析
133科技展望TECHNOLOGY OUTLOOK中国航班CHINA FLIGHTS金 属 失 效 分 析欧阳维|湖南航天天麓新材料检测有限责任公司摘要：对于大多数人来说，失效和失效分析可能是一个陌生的概念。
然而，在我们身边，从各种机械零件、工程设备、运输机械、锅炉、压力容器等，到生活、学习、娱乐场所等各种设施，无论你是否意识到，失效总是在发生。
失效会给我们带来巨额的经济损失和人员伤亡；而失效分析则可以有效地避免或减少这些损失。
关键词：失效分析；失效失效分析通常是指通过寻找失效零件或装备的失效原因，从而研究采取补救和预防措施所进行的一项技术和管理活动。
即通过对失效现象的特征和规律的研究，以找出失效的模式和原因。
失效分析是一项综合性的质量体系工程，是解决材料，工程结构，系统部件等质量问题的工程学。
它不仅要分析和判断材料功能失效的模式和原因，弄清失效的机理和规律，更重要的是找出有效的补救和预防失效的措施，以减少和杜绝同类失效事故的发生。
金属材料的失效因为失效原因不同而导致失效的形式也不同，失效形式是金属材料失效过程的表观特征，可以通过适当的方式观察到。
而失效原因是导致金属材料失效的物理机制、化学机制，需要通过对失效过程调研及对失效件的宏观分析、微观分析及各种测试试验数据来判断和证明。
1失效分析的意义和重要性（1）可产生巨大的社会效益和经济效益；（2）促进材料科学、工程学及其它相关学科的发展；（3）促进机械产品质量安全可靠性的提高；（4）是修改产品质量标准的科学依据；（5）是失效事故责任认定、保险业务和仲裁索赔的依据。
2失效分类根据失效的宏观特征，可分为：过量变形失效、断裂失效和表面损伤失效。
2.1过量变形失效材料在服役过程中，变形量超过材料设计或使用要求而产生的失效。
过量变形失效又可分为过量塑性变形失效和过量弹性变形失效。
过量塑性变形失效：金属材料塑性变形超过允许的数值而导致的失效，如：紧固螺栓的拉长变形失效、孔径胀大的超限失效、动力机械的高温蠕变失效等。
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五，金属的断裂韧性传统的机械设计是建立在一个基本假设的基础上，即认为材料是连续的、均匀的、各项同性的可变形体。
设计构件时不仅要满足强度、刚度和稳定性这三点要求，同时还要满足成本低、重量轻、耗能小、容量大的要求。
而原来的传统设计方法已不能合理的解决以上问题，断裂力学则是为适应这一要求而发展起来的学科，是现代强度学科的重要组成部分。
断裂力学是从实际材料中存在缺陷和裂纹出发，把构建看成是连续和间断的统一体。
研究带裂纹材料中裂纹拓展的规律，分析裂纹尖端应力、应变分布，并建立断裂判据，用以解决工程构建中的低应力脆性断裂问题。
这一整套计算方法和设计原则，使工程中低应力脆断得到合理的说明和解决，使灾难性事故减少发生。
宏观断裂理论包括线弹性断裂理论和弹塑性断裂理论。
线弹性断裂理论主要研究脆性断裂。
而脆性断裂主要以格里菲斯（Griffith）理论为基础。
格里菲斯关系式是根据弹性材料和非常尖锐裂纹的应力分布推导出来的。
平面应力下的格里菲斯公式为：σ=（5-1）平面应变下的格里菲斯公式：σ=5-2）式中σ—工作应力；E—弹性模量；a—裂纹半长；r s ——比表面能；图5-1 裂纹扩展三种类型a-张开型；b-滑开型；c-撕开型5.1.1应力强度因子5.1.1.1 裂纹扩展方式根据裂纹面的位移方式，将裂纹分为三种类型：Ⅰ型或张开型（拉伸型）；Ⅱ型或滑开型（面内剪切型）；Ⅲ型或撕开型（面外剪切型）；如图5-1所示。
5.1.1.2裂纹尖端的应力场和位移场（1）Ⅰ型裂纹尖端的应力分量，如图5-2所示。
)23s i n 2s i n 1(2c o s 2y θθθπσ+=r K I23c o s 2s i n 2c o s 2θθθπτr K I xy =图5-2 双向拉伸作用下的格里菲斯裂纹图5-3 Ⅱ型Griffithlith 裂纹Ⅰ型裂纹中y σ是引起断裂的关键性的应力。
当0=θ时，则r K Iy πσ2= )23sin 2sin 1(2cos 2x θθθπσ-=r K I（2）Ⅰ型裂纹尖端的位移分量。
在平面应变状态下x 方向和y 方向的位移为 )2s i n 21(2c o s 2r GK 2I θθπμ+-=v)2c o s 22(2s i n 22θνθπν--=r G K I在平面应力状态下x 方向和y 方向的位移为 ]2sin )1(21[2cos 2r G K 2Iθθπμ++-=v v]2s i n )1(22[2c o s 22θθπν++-=v v r G K I式中 K I —Ⅰ型裂纹应力强度因子；G —材料的剪切模量；ν—泊松比；μ，ν—分别为x 方向和y 方向的位移；θ，r —P 点的极坐标，由它们确定P 点相对于裂纹顶端的位置；σ—远离裂纹并与裂纹面平行的截面上的正应力。
图5.3Ⅲ型格里菲斯裂纹5.1.1.3应力强度因子上面叙述的各应力分量都分别含有共同的因子K I 、K 和K III ，它们分别为I 型、II 型和III 型裂纹顶端应力场强度因子，简称应力强度因子。
5.3.2 试样制备5.3.2.1 取样部位及尺寸要求试样取向应是对裂纹最敏感的取向。
例如凝固时形成的柱状晶，轧制时形成的纤维状组织等等都对KIC 有很大影响；因此要特别注意材料的各向异性、材料冶金、机械加工的主方向或晶粒变形方向。
要尽可能使试样的裂纹面取向与实际结构中的裂纹面取向一致。
从原材料上取样时要注明裂纹面取样的方位。
选择试样形状尺寸时，首先要试样断裂行为是线弹性的，要使其处于平面应变状态及三向拉应力状态312()σνσσ=+。
为得到有效的KIC 值，必须满足有效性条件。
试样各部位尺寸（对三点弯曲试样）按下式选取22.5IC S B K a W a σ⎛⎫≥ ⎪⎝⎭- （5-90）式中 a ---- 裂纹半长；B------ 试样厚度；W----- 试样宽度，W=2B ；（W-a ）----- 韧带宽。
标准三点弯曲试样，其跨度S=4W ，即W=2B 。
而非标准三点弯曲试样24W B ≤≤，a W 应在0.45~0.55之间，S W =3或SW =3.5。
公式5-90中的KIC 是类似被测料的KIC 值，通常称估计KIC 值。
纹顶端张开位移即COD 理论；其二是从裂纹拓展能量率G1 发展起来的J 积分理论。
有关各种判据还在进一步探讨和发展中。
5.1.1.3 应力强度因子上面叙述的各应力分量中都分别含有共同的因子K Ⅰ 、K Ⅱ和K Ⅲ ，它们分别成为Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型列纹顶端应力场强度因子，简称应力强度因子。
对于裂纹顶端任意给定点，只要其坐标r 、θ有确定值，该点应力分量则完全取决于应力强度因子。
因此应力强度因子的大小就确定了列纹顶端各点的应力大小。
它表明在名义应力作用下，含裂纹体处于弹性平衡状态时，裂纹顶端附近应力场的强弱，可作为判断裂纹是否将进入失稳状态的的一个指标。
较复杂裂纹体的应力强度因子往往是不易寻求的。
下面介绍应力强度因子的基本参量和常用的表达式。
A 应力强度因子的基本参量Ⅰ 型裂纹I K Y =Ⅱ型纹 II K Y =（5-12） 有中心穿透裂纹的无限大板YⅢ 型裂纹 III K Y =式中Y —与裂纹形状加载方式及试样几何因素有关的无量纲系数；σ—工作正应力；τ—工作切应力；a —裂纹半长。
应力强度因子的量纲为力×32()-长度。
其国际单位为12.MPa m 。
图5-5叠加原理ν——泊松比，金属材料大致在0.25~0.33之间。
格里菲斯公式对理想脆性体是有效的。
因为它的表面能和断裂能差别不大。
且上面的关系式只能看做是构件破坏的必要条件而不是充分条件。
为使局部应力超过内聚强度，裂纹顶端半径必须与原子半径同一数量级。
1948年欧文（）指出，格里菲斯型的平衡必须存在于载荷功、材料储存的弹性应变能、塑性变形功和表面能的变化之间。
并且认识到，对于塑性材料，抵抗表面张力做的功要比抵抗塑性变形功小得多。
1955年和1957年欧文又指出能量观点相当于一种应力强度观点，当裂纹顶端应力强度因子到达临界强度时（即材料断裂韧度值），便发生断裂。
一般可把应力强度因子I K 写成下列形式：I K Y = （5-3）σ— 工作应力；a — 裂纹半长；Y — 几何形状因子，是无量纲系数。
应力强度因子在分析静态剩余强度时，疲劳裂纹拓展和应力腐蚀等问题上成为断裂力学的主要内容。
但是实际的工程构件都是金属材料制成的。
而这些金属构件断裂时，其断裂能要比表面能大几个数量级。
使裂纹顶端发生塑性变形，因此塑性变形是组织裂纹扩散的重要因素。
弹塑性理论研究裂纹顶端处于屈服状态，即以韧性状态断裂为研究的基本形态，它包括小范围屈服断裂，大范围屈服断裂，和全面屈服断裂。
小范围屈服断裂是指塑性区尺寸比裂纹尺寸小得多的断裂现象，一般屈服区尺寸比裂纹尺寸小一个数量级，可用弹性理论近似处理。
大范围屈服是指裂纹尖端屈服区尺寸接近裂纹尺寸的断裂现象。
裂纹前沿达到全面屈服时的断裂成为全屈服断裂。
对大范围屈服和全屈服断裂，不但线弹性理论不能成立，而且也不能进行简单的所谓塑性区修正，从而发展了弹塑性断裂力学。
弹塑性断裂力学主要有两种理论：其一是从应力强度因子I K 发展起来的5.3.2.3 预制疲劳裂纹A 引发疲劳裂纹缺口的形状一般疲劳裂纹引发缺口有四种形状。
为便于在低应力强度水平下产生疲劳裂纹，机械缺口可采用末端为V 型缺口的直通型狭缝，其根部半径应在0.08mm 以下；也可采用末端为山形缺口，其根部半径应在0.25mm 以下；或采用机械缺口末端是圆孔形，但必须在圆孔末端提供一个尖锐的应力集中源，应力集中源的位置可满足裂纹面取向的要求；第四种就是用钼丝切削的缺口。
缺口宽度必须小于1.6mm 如图5-29所示。
开出机械缺口的试样，在高频疲劳试验机（104~106总循环周次）上预制疲劳裂纹，裂纹长度（裂纹引发缺口加疲劳裂纹的总长）应在0.45~0.55W 之间。
疲劳裂纹长αf 不小于1.5mm,而且αf ＞0.05α.B 预制裂纹时的应力强度因子预制疲劳裂纹开始的最大疲劳载荷max f P 应使应力强度因子的最大值不超过KIC 估计值的80%，最大疲劳载荷max f P 与疲劳载荷最小值min f P 之比在0.1~ -1之间。
预制疲劳裂纹用正弦波加载，频率不超过100Hz ，总循环周次为104~106 次。
疲劳裂纹拓展最后阶段，即在 2.5%αf 的距离内，应使疲劳循环应力强度因子最大值max 60%f IC K K ≤（KIC 是估计值），并且使得max f K E ＜11220.00032(0.01)m mm ，maxmin f f P P 在0.1~ -1之间。
预制疲劳裂纹应使试样两侧裂纹对称拓展，否则将试样转180°使试样两侧裂纹对称。
当在温度T1 下预制疲劳裂纹，在温度T2下作断裂韧度试验时，应控制max f K 不超过120.20.20.6()r IC r K σσ（KIC 是估计值）；10.2r σ和20.2r σ分别为材料在温度下和温度T2 时的规定残余伸长应力。
5.3.2.4 试验结果分析及处理A 确定裂纹失稳拓展载荷Pq由于试样厚度与材料韧性不同，测得载荷P 与裂纹嘴张开位移V 的关系曲线也不同，一般P-V 曲线有三种类型 如图5-30 所示。
从P-V 曲线上确定Pq 的方法是，先从原点O 作一相对直线OA 部分斜率减少5%的割线来确定裂纹拓展2%时的相应载荷P5 。
若P5以前没有比它大的高峰值，则Pq= P5 (如图5-30曲线Ⅰ)；若P5以前有比它大的高峰值，则这个高峰值为Pq (如图5-30曲线Ⅱ、Ⅲ)。
B 试样断裂后，测裂纹长α将压断的试样在工具显微镜或其他精密测量工具下测量裂纹长度α,测量精度0.01mm 。
由于裂纹前缘不平直，规定测量14B ，12B 和34B 三处的裂纹长度α2、α3、α4 （如图5-31所示），并取三条裂纹长的平均值a 作为裂纹长。
a = 13（α2 +α3 +α4） （5-91）α2 、α3和α4 中的任意两个测量值之差不能大于α的10%。
对于山形缺口（图5-29中（α）所示），试样表面上的裂纹α1 、α5 应从山形缺口根部产生。
α5 与a 之差不得大于10%，且α1、α5 之差也不得大于a 15%，α1、α5 之差也不得大于10%。
裂纹面还应与BW 平面平行，偏差在10±︒以内。
C 计算条件断裂韧度Kq将Pq 和α值代入应力强度因子公式计算Kq 。
对于标准三点，弯曲试样按式5-17计算，其中S=4W 。
对于紧凑拉伸试样按式5-18计算。
对于S=3.5W 的非标准三点弯曲试样按下式计算q 132()q P Sa K f W BW =1221()[1.8620.875(0.475)]sec ()22a a a a f tg W W W W ππ=+- （5-92）对于S=3W 的非标准三点弯曲试样按下式计算1222()[1.839 1.00(0.465)]sec ()22a a a a f tg W W W W ππ=+- D 判断Kq 有效性当Kq 满足下列条件时，条件断裂韧度Kq 就是材料断裂韧度K ⅠCq 232()q P S a K f W BW =max q 1.10P P ≤(5-94)2q0.22.5rKBσ⎛⎫≥ ⎪⎝⎭(5-95)公式5-94使用来避免由于试样尺寸全面不足，而Kq<KIC,然而却有可能出现实际上不满足2IC0.22.5rKBσ⎛⎫≥ ⎪⎝⎭而满足公式5-90的假象。