1、1，3材料的斷裂、2，Mg-Zn-Y合金軋制后的拉伸斷裂形態(tài)、3、不同AlTiC含量的鑄片ZW61合金的拉伸斷裂形態(tài)、4、ECAP不同路徑變形8道次后的合金的拉伸斷裂形態(tài)、5，6，7，8，27，28，29，30，31，32，33 為了防止構件斷裂和變形故障，傳統(tǒng)的安全設置修正思想主要是從負荷和使用材料的強度水平的選擇出發(fā)，根據(jù)通常的強度理論，如果滿足構件的服務應力和材料強度：(低塑性材料)、(塑性材料)、三、斷裂強度、52， 隨著生產(chǎn)的發(fā)展，相繼報道了根據(jù)通常的設定修訂思想修訂的符合通常標準的設備零件的斷裂事故：例如，二戰(zhàn)中，建造了2500艘船舶，其中700艘發(fā)生了重大的破壞事故，145艘在非

2、軍事行為條件下被斷裂成兩半， 其中美國的T-2油輪在停泊港口時突然被分成兩段，甲板應力僅為7kg/的另一個典型事例是1950年美國北極星導彈固體燃料發(fā)動機箱在試驗時爆炸，其使用材料為D6AC鋼，屈服強度為1400MPa，但爆炸時的53、斷裂力學最早的理論可以追溯到1920年，為了研究玻璃、陶瓷等脆性材料的實際強度低于理論強度的原因，Griffith提出了在固體材料中或材料運行中是否存在裂紋的設想，當裂紋存在時，板狀該理論非常成功地解釋了玻璃等脆性材料的裂紋現(xiàn)象，但由于在金屬材料上的應用不成功，且當時金屬材料的低應力破壞事故不明顯，長期以來沒有引起人們的重視。 54、1949年E.Orowan在

3、分析金屬構件破壞現(xiàn)象后，對Griffith式提出了修正。 他認為破壞釋放出的應變能不僅應該轉化為表面能，還應該轉化為裂紋尖端的塑性應變能。 而且塑性應變能遠大于表面能，所以可以不考慮表面能的影響，但是還沒有超過經(jīng)典的Griffith式的范圍，而且和表面能一樣，變形功u也很難測定，所以這個式子實現(xiàn)了工程上的應用55、斷裂力學理論的重大突破取決于Irwin應力場強度因子概念的提出和隨后斷裂韌性概念的形成。 1957年，Irwin應用H.M.Westergaard在1939年提出的求解平面問題的應力函數(shù)，解決了具有滲透性裂紋的空間大平板二相拉伸的應力問題，導入應力場強度因子k的概念，并在此基礎上形成

4、斷裂韌性的概念，提出了測定材料斷裂韌性的試驗技術56、根據(jù)應用力學，從宏觀現(xiàn)象研究材料的應力應變情況，進行力學分析，總結經(jīng)驗規(guī)律，作為修訂、使用材料的依據(jù)，這是力學工作者的任務。 從材料的微觀結構研究材料的力學性狀，即研究材料的宏觀力學性能的微觀機理，找到改善材料性能的途徑，為工程修訂提供理論依據(jù)是材料科學的研究范圍。 57，1理論斷裂強度是分析材料的斷裂強度時，想知道斷裂前材料能受到的最大應力，即理論上材料的強度應該有多高。 估計晶體材料理論強度的方法有好幾種，其中普遍應用于雙原子作用力模型。 2原子作用力模型可知，為了使材料斷裂或使2原子分離，外力可以達到合力的最大值Fmax。 然后分析m

5、ax (即th的值)。58、原子間作用力根據(jù)原子距離而變化，以正弦曲線變化，對于其周期，施加應力與原子間距離的增加值x的關系為，原子間約束力的曲線、59、正應力僅引起材料的彈性變形和斷裂，設置于斷裂的脆性物體在斷裂時不發(fā)生塑性變形，因此沒有塑性變形的功當外力拉動物體時，物體中積蓄彈性應變能，當斷裂時，彈性應變能釋放，變換為表面能，彈性應變能僅在物體斷裂后產(chǎn)生新表面的表面能時才發(fā)生斷裂。 拉伸時兩原子間的彈性應變能為應力曲線以下的面積(圖中陰影部分)。 其應變能密度為61，使能量與兩個新截面的表面能相等，作為每單位面積的表面能，由上式可知，理論斷裂強度與彈性模量、表面能、晶格常數(shù)等材料常數(shù)有關。

6、 可以獲得62，通常約，上式可以寫為，更精確的修正指示上式的估計很高。 一般材料常數(shù)的典型數(shù)值，如果E=300GPa、的話，可進行如下修正。 為了得到高強度的固體，要求e、大、a小。 實際材料中只有極細的纖維和晶須接近理論強度值，如：63，石英玻璃纖維強度達到24.1GPa，約為E/4。 碳化硅晶須的強度為6.47GPa，約為E/23。 氧化鋁晶須的強度為15.2GPa，約E/33。 但是，尺寸大的材料的實際強度遠低于理論值，在約E/100到E/1000的范圍內(nèi)，而且實際材料的強度總是在一定范圍內(nèi)變動，即使是相同材料在相同條件下制作的試驗片，強度值也會變動，試驗片的尺寸大，強度低。 64、In

7、glis理論、英格蘭(Inglis )研究了有孔板的應力集中問題，一個重要結果是，孔的端部應力與孔的形狀無關，基本取決于孔的長度和端部的曲率半徑。 有孔的薄板應力，65，在大薄板上，貫通孔，無論孔是橢圓還是菱形，只要孔的長度(2C )和端部曲率半徑相同，a點的應力差就不大。 他根據(jù)彈性理論求出a點的應力a :發(fā)現(xiàn)c，即如果是扁平的尖裂紋，則C/大，此時可以省略式中括號內(nèi)的1，加上應力，66，歐旺小時可以近似為與原子間距離a相同的級別。 裂紋擴展的臨界條件是，即，68，Inglis僅考慮端部的微小應力，而實際上裂紋端部的應力狀態(tài)是復雜的。 Inglis理論的貢獻是看缺陷，說明實際強度遠低于理論強

8、度的事實。 缺點：沿用傳統(tǒng)的強度理論，引用現(xiàn)有的彈性力學應力集中理論，將缺陷視為橢圓孔，不能討論裂紋型缺陷，因此用該破壞標準修正的結果不令人滿意。 69、Griffith微裂紋理論(1920年)，根據(jù)玻璃工業(yè)的實際經(jīng)驗，Griffith認識到微裂紋對玻璃強度有很大的影響，從中得到啟發(fā)，材料的實際強度遠低于理論強度的原因是材料中微裂紋的1920年，Griffith稱：1)脆性材料存在微裂紋，由于外力，裂紋前端引起的應力集中會使材料的斷裂強度大大降低；2 )對應于一定尺寸的裂紋c，存在臨界應力值c，施加應力大于c時，裂紋迅速發(fā)展，材料斷裂；3 )裂紋Griffith分析了物體中存在的裂紋長度對裂紋

9、應力的影響，首次得到了脆性材料中的這種定量關系。70、臨界應力、平面應變狀態(tài)下的斷裂強度、上式2表示材料的抗斷裂能力，71、如果能控制裂紋長度和原子間距離相同的量級，則可以使材料達到理論強度。 因此，制造高強度材料的措施是e大，裂紋尺寸c小。 相同材料大尺寸的材料比小尺寸的材料裂紋數(shù)多，因此大尺寸的材料的斷裂強度低，這就是材料強度的尺寸效應。 72、Griffith公式確立了工作應力、裂紋長度與材料性能常數(shù)的關系，說明了脆性材料強度遠低于其理論強度的現(xiàn)象。 Griffith的裂紋脆性斷裂理論在陶瓷、玻璃等脆性材料上取得了很大的成功，但在用于金屬和非晶高分子化合物時存在新的問題，實驗測得的斷裂強度比修正算大得多。 另外，在Griffith式的導出過程中，由于沒有考慮到物體在斷裂過程中塑性變形所消耗的塑性變形功，所以上述式只適用于脆性破壞和龜裂前端的塑性變形可以忽略的情況。 對于金屬材料來說，斷裂時消耗的塑性變形功遠大于材料斷裂時新表面的表面能(4-6位數(shù))，因此在Griffith公式提出30年后，Orowan對該公式進行了修正。 73、Orowan理論(1949年)，Orowan在延性材料受力時產(chǎn)生塑性變形時消耗大量