力量是衡量力量的标准压力一种无裂纹金属所能承受的极限变形或在单一载荷下断裂。断裂韧性是一种测量断裂含有裂纹的材料所需能量的方法。材料越坚硬,产生裂纹直至断裂所需的能量就越大。对于一种特定的合金,较低的断裂韧性对应较少延展性.例如,玻璃的韧性很低,非常脆.
负荷对压裂的作用
对于具有特定长度裂纹的部件,随着断裂韧性降低,部件在压裂前承受其负荷的能力减少。相反,对于一定负载,随着断裂韧性的增加,部件可以在压裂前耐受更长的裂缝。如下图所示,对于任何特定合金,韧性随着抗拉强度增加。(为了进一步阅读,见深入看起来抗拉强度)。因此,当同时要求高韧性和高强度时,通常需要从一种合金转变为满足这两种要求的不同合金。
材料选择时考虑强度和韧性
设计师经常试图使用尽可能强的材料,以使他们能够最小化组件的横截面。然而,这可能会在不经意间导致使用的材料的断裂韧性不足,以承受破裂,如果小裂缝形态在组件制造期间或在使用过程中的材料中。疲劳应力是裂纹的一个可能原因。
在暴露于疲劳条件下的部件中往往会形成裂纹。在这些情况下,需要断裂韧性的知识,以确定构件在裂纹扩展到构件完整的横截面无法承受载荷之前,构件能保持使用多久,构件就会断裂。这适用于航空航天部件和压力容器如锅炉。(文章中讨论了腐蚀的作用腐蚀对材料拉伸强度和延展性的影响)。
对于暴露在疲劳条件下的结构部件,设计者必须同时考虑强度和韧性。强度必须足够大,使材料能够承受施加的负荷而不变形。金属的韧性必须足以承受疲劳裂纹的形成,而不会灾难性地失效。
有关强度,韧性和骨折行为之间关系的更多信息工程材料变形与断裂力学由R.W. Hertzberg。
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