但是当工件表面残留一薄层压应力时,可以在服役时抵消一部分外加载荷,反而对使用寿命有利。因此,研究这部分内应力可以降低其对金属材料的损害, 甚至可以利用内应力来提高工件的使用寿命。6-9 何谓脆性断裂和塑性断裂,若在材料中存在裂纹时,试述裂纹对脆性材料和塑性材料断裂过程的影响。答:塑性断裂:又称为延性断裂, 断裂前发生大量的宏观塑性变形, 断裂时承受的工程应力大于材料的屈服强度。脆性断裂:又称为低应力断裂, 断裂前极少有或没有宏观塑性变形, 但在局部区域仍存在一定的微观塑性变形, 断裂时承受的工程应力通常不超过材料的屈服强度,甚至低于按宏观强度理论确定的许用应力。裂纹对材料断裂的影响:当存在裂纹的材料受到外力作用时,会在裂纹尖端附近产生复杂的应力状态,并引起应力集中。⏺对于塑性材料,在外力作用下裂纹尖端区域的应力集中很快会超过材料的屈服极限,形成塑性变形区,微孔很容易在此变形区形成、扩大,并与裂纹连接,使裂纹失稳扩展,导致材料发生断裂。对于脆性材料, 其塑性较差, 在裂纹尖端区域出现析出质点的几率很大, 因此,一旦在裂纹尖端附近形成一个不大的塑性变形区后, 此区的析出相质点附近就可能形成微孔并导致裂纹失稳扩展, 直至断裂。此时整个裂纹界面的平均应力ζc仍低于 ζ 0.,2也就是说含裂纹的脆性材料往往表现出低应力断裂, 但断裂源于微孔聚集方式,微观断口形貌仍具有韧窝特征。6-10 何谓断裂韧度,它在机械设计中有何功用?答:应力强度因子: 材料中不可避免的存在裂纹, 当含有裂纹的材料受外加应力 ζ作用时,裂纹尖端应力场的各应力分量中均有一个共同因子 KI(KI=ζ√πa,A. 为裂纹长度的一半),用 KI 表示裂纹尖端应力场的强弱,简称应力强度因子。断裂韧度:当外加应力达到临界值 ζc时,裂纹开始失稳扩展,引起断裂,相应 B. KI 值增加到临界值 Kc ,这个临界应力场强度因子 Kc 称为材料的断裂韧度,可以通过实验测得。 C. Kc 取决于材料的厚度:随着厚度的增加, Kc 单调减小至一常数 KIc ,这时裂纹尖端区域处于平面应变状态, KIc 称为平面应变断裂韧度。 D. 在机械设计中的功用: