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        低應力脆斷及材料的韌性


          低應力脆斷及材料的韌性
          
          人們在對船舶的脆斷、無縫輸氣鋼管的脆斷裂縫、鐵橋的脆斷倒塌、飛機因脆斷而失事、石油、電站設備因脆斷而發生重大事故的分析中,發現了一些它們的共同特點:
          
          1.通常發生脆斷時的宏觀應力很低,按強度設計是安全的;
          
          2.脆斷事故通常發生在比較低的工作溫度環境下;
          
          3.脆斷從應力集中處開始,裂紋源通常在結構或材料的缺陷處,如缺口、裂紋、夾雜等;
          
          4,厚截面、高應變速率促進脆斷。
          
          由此,人們發現了傳統設計思想和材料的性能指標在強度設計上的不足,試圖提出新的性能指標和安全判據,找到防止脆斷的新的設計方法。
          
          傳統的強度設計所依據的性能指標主要為彈性模量E,屈服極限氏、抗拉強度}L,而塑性指標延伸率占和面收縮率滬在設計中只是參考數據,通常還會考慮應力集中現象,即使如此,設計的安全判據仍不足以防止脆斷的發生,這說明材料的強度、塑性、彈性這些性能指標還不能完全反映材料抵抗脆斷的能力。經過對眾多脆斷事故的分析和研究,人們提出了一個便于反映材料抗脆斷能力的新的性能指標—韌性,從使脆性材料和韌性材料斷裂所消耗的能量不同,歸納出韌性的定義為:所謂韌性是材料從變形到斷裂過程中吸收能量的大小,它是材料強度和塑性的綜合反映。
          
          環境溫度對材料的韌性有很明顯的影響,隨著溫度的降低,材料的韌性將減小,當溫度降到某一值后,沖擊韌性值將大大降低,材料變脆。設計時根據結構的工作溫度來選擇具有合適脆化溫度的材料,以保證工作溫度高于脆化溫度來防止脆斷。以沖擊韌性或脆性轉變溫度作韌性指標,鋼材的熱加工工藝對材料韌性的影響上是很方便的,但是在設計中這些指標不能用于計算發生脆斷時的載荷,而只能作為一種定性的參考依據。

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