第四章 金属的断裂韧性

第四章 金属的断裂韧性

1. 名词解释：

⑴ 低应力脆断；⑵ 张开型（Ⅰ型）裂纹；⑶ 应力场强度因子 （4）裂纹扩展K 判据；（5） 裂纹扩展能量释放率；（6） 裂纹扩展G 判据 （7）小范围屈服；（8） 塑性区；（9） 有效屈服应力；（10）等效裂纹；

2. 传统强度设计与线弹性断裂力学性能设计的基本思路有何差异？它们在实

零件设计中的应用各有何局限性？

3. 何谓“低应力脆断”？为什么会产生低应力脆断？

4. 何谓“应力场强度因子”？ “断裂韧性”？它们的物理意义是什么？量纲

是什么？

5. 什么是平面应力状态？什么是平面应变应力状态？实际构件承载时哪些可

以看成是平面应变应力状态？

6. 说明IC I K a Y K ≥⋅=σ，式中各符号所代表的物理意义？这一不等式可以解

决哪些问题？

7. 设有两条Ι型裂纹，其中一条长为4a ，另一条长为a ，若前者加载至σ，后

者加载至2σ,试问它们裂纹顶端附近的应力场是否相同，应力场强度因子是否相同？

8. 改善材料断裂韧性的途径？

9. 对实际金属材料而言，裂纹顶端形成塑性区是不可避免的，由此对线性弹性断裂力学分析带来哪些影响。反映在 试验测定上有何具体要求。

10. 有一大型板件，材料的σ0.2=1200MPa ，K IC =115 MPa·m 1/2，探伤发现有20mm

长的横向穿透裂纹，若在平均轴向应力900MPa 下工作，试计算K I 和塑性区宽度并判断该件是否安全。

11. 有一构件加工时，出现表面半椭圆裂纹，若a=1mm,a/c=0.3，在1000MPa 的

应力下工作，对下列材料应选哪一种？

σ0.2/ MPa 1100 1200 1300 1400 1500

KIC/

MPa·m 1/2110 95 75 60 55

12. 已知裂纹长2a=8mm ，σ=400MPa ，若取Y 为0.8636，求K 1？

13. 某高压气瓶壁厚18mm ，内径380mm ，经探伤发现沿气瓶体轴向有一表面深

裂纹，长 3.8mm ，气瓶材料在-40℃时的抗拉强度为86 Kgf/mm 2，K IC = 166Kgf/mm 23，试计算在-40℃时临界压力是多少？（提示：可把表面深裂纹看作穿透裂纹）