题目
试述韧性断裂和脆性断裂的区别。为什么脆性断裂最危险? 2 、 若一薄板物体内部存在一条长3mm的裂纹,且a 0 =3*10 -8 cm, ,试求脆性断裂时的断裂应力。(设 σ m =0.1E=2*10 5 MPa ) 3、 断裂强度 σ c 与抗拉强度R m ( σ b )有何区别?
试述韧性断裂和脆性断裂的区别。为什么脆性断裂最危险? 2 、 若一薄板物体内部存在一条长3mm的裂纹,且a 0 =3*10 -8 cm, ,试求脆性断裂时的断裂应力。(设 σ m =0.1E=2*10 5 MPa ) 3、 断裂强度 σ c 与抗拉强度R m ( σ b )有何区别?
题目解答
答案
1 、 试述韧性断裂和脆性断裂的区别。为什么脆性断裂最危险?(40分) 答:韧性断裂:是断裂前产生明显宏观塑性变形的断裂。特征:断裂面一般平行于最大切应力与主应力成45度角。断口成纤维状(塑变中微裂纹扩展和连接),灰暗色(反光能力弱)。断口三要素:纤维区、放射区、剪切唇这三个区域的比例关系与材料韧断性能有关。塑性好,放射线粗大;塑性差,放射线变细乃至消失。 脆性断裂:断裂前基本不发生塑性变形的,突发的断裂。特征:断裂面与正应力垂直,断口平齐而光滑,呈放射状或结晶状。注意:脆性断裂也产生微量塑性变形。断面收缩率小于5%为脆性断裂,大于5%为韧性断裂。韧性断裂前会产生明显的宏观塑形变形,而脆性断裂是突然发生的断裂,断裂前基本上不发生塑性变形,没有明显的征兆,因而危害性很大。 2 、 若一薄板物体内部存在一条长3mm的裂纹,且a 0 =3*10 -8 cm, ,试求脆性断裂时的断裂应力。(设 σ m =0.1E=2*10 5 MPa )(40分) 解:理想晶体的理论断裂强度: σ m =(E γ s /a 0 ) 1/2 格雷菲斯公式: σ c =(2E γ s /πa) 1/2 σ c / σ m =(2 a 0 / πa) 1/2 以 a=1.5*10 -3 m ,a 0 =3*10 -10 m , 代入,得, σ c =71.38MPa 该薄板断裂时的断裂应力为71.38MPa (注:也可用其他方法进行计算获得结果) 3 、 断裂强度 σ c 与抗拉强度R m ( σ b )有何区别?(20分) 答:抗拉强度是韧性材料的实际承载能力,这种承载能力仅限于光滑试样,单向拉伸的受载条件,不能作为设计参数。对脆性材料而言,断裂强度就等于抗拉强度。断裂强度为有裂纹体试样的断裂强度。
解析
步骤 1：韧性断裂的定义
韧性断裂是指断裂前产生明显宏观塑性变形的断裂。特征是断裂面一般平行于最大切应力，与主应力成45度角。断口成纤维状，灰暗色，断口三要素包括纤维区、放射区、剪切唇。
步骤 2：脆性断裂的定义
脆性断裂是指断裂前基本不发生塑性变形的，突发的断裂。特征是断裂面与正应力垂直，断口平齐而光滑，呈放射状或结晶状。脆性断裂也产生微量塑性变形，但断裂前基本上不发生塑性变形，没有明显的征兆。
步骤 3：脆性断裂的危险性
脆性断裂最危险的原因在于其突发性，断裂前没有明显的征兆，因此难以预测和预防，可能导致严重的安全事故。
【答案】
韧性断裂是断裂前产生明显宏观塑性变形的断裂，脆性断裂是断裂前基本不发生塑性变形的，突发的断裂。脆性断裂最危险的原因在于其突发性，断裂前没有明显的征兆，因此难以预测和预防，可能导致严重的安全事故。
2. 若一薄板物体内部存在一条长3mm的裂纹,且a 0 =3*10 -8 cm, ,试求脆性断裂时的断裂应力。(设 σ m =0.1E=2*10 5 MPa )
【解析】
步骤 1：理想晶体的理论断裂强度
理想晶体的理论断裂强度： σ m =(E γ s /a 0 ) 1/2
步骤 2：格雷菲斯公式
格雷菲斯公式： σ c =(2E γ s /πa) 1/2
步骤 3：断裂强度与理论断裂强度的关系
σ c / σ m =(2 a 0 / πa) 1/2
步骤 4：代入数据计算
以 a=1.5*10 -3 m ,a 0 =3*10 -10 m , 代入，得, σ c =71.38MPa
【答案】
该薄板断裂时的断裂应力为71.38MPa。
3. 断裂强度 σ c 与抗拉强度R m ( σ b )有何区别？
【解析】
步骤 1：抗拉强度的定义
抗拉强度是韧性材料的实际承载能力，这种承载能力仅限于光滑试样，单向拉伸的受载条件，不能作为设计参数。
步骤 2：断裂强度的定义
对脆性材料而言，断裂强度就等于抗拉强度。断裂强度为有裂纹体试样的断裂强度。
韧性断裂是指断裂前产生明显宏观塑性变形的断裂。特征是断裂面一般平行于最大切应力，与主应力成45度角。断口成纤维状，灰暗色，断口三要素包括纤维区、放射区、剪切唇。
步骤 2：脆性断裂的定义
脆性断裂是指断裂前基本不发生塑性变形的，突发的断裂。特征是断裂面与正应力垂直，断口平齐而光滑，呈放射状或结晶状。脆性断裂也产生微量塑性变形，但断裂前基本上不发生塑性变形，没有明显的征兆。
步骤 3：脆性断裂的危险性
脆性断裂最危险的原因在于其突发性，断裂前没有明显的征兆，因此难以预测和预防，可能导致严重的安全事故。
【答案】
韧性断裂是断裂前产生明显宏观塑性变形的断裂，脆性断裂是断裂前基本不发生塑性变形的，突发的断裂。脆性断裂最危险的原因在于其突发性，断裂前没有明显的征兆，因此难以预测和预防，可能导致严重的安全事故。
2. 若一薄板物体内部存在一条长3mm的裂纹,且a 0 =3*10 -8 cm, ,试求脆性断裂时的断裂应力。(设 σ m =0.1E=2*10 5 MPa )
【解析】
步骤 1：理想晶体的理论断裂强度
理想晶体的理论断裂强度： σ m =(E γ s /a 0 ) 1/2
步骤 2：格雷菲斯公式
格雷菲斯公式： σ c =(2E γ s /πa) 1/2
步骤 3：断裂强度与理论断裂强度的关系
σ c / σ m =(2 a 0 / πa) 1/2
步骤 4：代入数据计算
以 a=1.5*10 -3 m ,a 0 =3*10 -10 m , 代入，得, σ c =71.38MPa
【答案】
该薄板断裂时的断裂应力为71.38MPa。
3. 断裂强度 σ c 与抗拉强度R m ( σ b )有何区别？
【解析】
步骤 1：抗拉强度的定义
抗拉强度是韧性材料的实际承载能力，这种承载能力仅限于光滑试样，单向拉伸的受载条件，不能作为设计参数。
步骤 2：断裂强度的定义
对脆性材料而言，断裂强度就等于抗拉强度。断裂强度为有裂纹体试样的断裂强度。