电子备课笔记平面应力：如图6-7所示，薄板在y轴方向施加均匀拉伸应力，该平面内的应力分量6z、zx、Tzy全部为零。这样结构三个应力分量，Ox、Cy、Txy。由于板很薄这三个应力分量在厚度方向相等，这种应力状态称为平面应力状态。0ytex平面应变：研究一个拦河水坝，坝身受水压产生变形。设坝身方向(Z轴)产生的位移为W，6vGx垂直于坝身方向(x轴、y轴）产生的位移分别用HU、V表示。因坝身很长，认为沿长度方向不产生位移，即w=0，所以e=Ow/oz/=0，Ow/oy=0。图6-7平面应力状态图另外因坝身很长某个截面受力情况相同，即应力和应变与z坐标无关，Ou/oz=Ov/oz=0，综上可知，坝体应变分量只有三个：Ex、&y、「xy。根据虎克定律：v为材料泊松比82=1/E[oz-V(ox+o)]=0即6z=V(ox+oY)因此，平面应力：Gz=0平面应变：Gz=v(ox+oy)6.材料因素晶粒度小，晶界面积增大，晶界上夹杂物浓度下降，使脆性转变温度降低。在材料的轧制及加工过程中，晶粒出现拉长或出现线状及带状的夹杂物，造成材料产生各向异性，对材料的脆断温度产生影响。三、脆性和延性断裂裂纹产生和扩展均有两个步骤组成，即首先在缺陷尖端或应力集中处产生裂纹，然后以一定形式扩展最后造成结构失效。图6-8反映了裂纹产生和扩展之间的关系。区域I：温度低，裂纹以解理机制产生。区域Ⅱ：温度升高，裂纹产生所需能力提高裂纹以解理和剪切混合机制产生。区域IⅢI：纯剪切机制。6
电子备课笔记 6 平面应力：如图 6-7 所示，薄板在 y 轴方向施加均匀拉伸应力，该平面内的应力分量 σZ、 τZX、τZY 全部为零。这样结构三个应力分量，σx、σy、τxY。由于板很薄这三个应力分量在厚度 方向相等，这种应力状态称为平面应力状态。 平面应变：研究一个拦河水坝，坝身受水压 产生变形。设坝身方向(Z 轴)产生的位移为 w， 垂直于坝身方向(x 轴、y 轴)产生的位移分别用 u、v 表示。因坝身很长，认为沿长度方向不产 生位移，即 w=0，所以 εz=∂w/∂z/=0，∂w/∂y=0。 另外因坝身很长某个截面受力情况相同，即应力 和应变与 z 坐标无关，∂u/∂z=∂v/∂z=0，综上可知，坝体应变分量只有三个：εx、εy、rxy。根据 虎克定律： εz=1/E[σZ-ν(σx+σY)]=0 ν 为材料泊松比 即 σZ=ν(σx+σY) 因此，平面应力：σZ=0 平面应变：σZ=ν(σx+σY) 6． 材料因素 晶粒度小，晶界面积增大，晶界上夹杂物浓度下降，使脆性转变温度降低。 在材料的轧制及加工过程中，晶粒出现拉长或出现线状及带状的夹杂物，造成材料产生 各向异性，对材料的脆断温度产生影响。 三、脆性和延性断裂裂纹产生和扩展 均有两个步骤组成，即首先在缺陷尖端或应力集中处产生裂纹，然后以一定形式扩展， 最后造成结构失效。 图 6-8 反映了裂纹产生和扩展之间的关系。 区域Ⅰ：温度低，裂纹以解理机制产生。区域Ⅱ：温度升高，裂纹产生所需能力提高， 裂纹以解理和剪切混合机制产生。区域Ⅲ：纯剪切机制。 图 6-7 平面应力状态图
电子备课笔记$6-2断裂评定方法断裂评定方法可分为抗开裂性能试验：分为转变温度评定方法和断裂力学方法。转变温度评定方法包括①冲击试验：②宽板拉伸试验（静载）；③尼伯林克试验（动载）。止裂性能试验：①罗伯逊试验（ESSO）：②落锤试验：③动态撕裂试验：④双重拉伸试验。A区域Ⅲ区域I区域I全部剪切起裂解理起裂剪切增加-静载(s)动载（d)1区域Ⅲla区域Ⅱd区域La全部剪切扩展剪切增加解理扩展1cABDD温度图6-8裂纹产生和扩展之间关系图、转变温度的概念金属材料有两个重要的强度指标，即屈服强度和断裂强度r。温度降低，，上升速率大于6上升速率，如图6-9所示，两线交点对应温度T称为韧脆转变温度，当T<T时，6<os，材料尚未达到屈服极限就已达到断裂强度，即材料无塑性变形而产生脆断。由此可知，凡提高屈服强度的因素都可使临界温度T提高，脆断倾向增加。转变温度分为：塑性断裂转变温度FTP（低于此温度，材料将发生纯解理断裂。高于此7
电子备课笔记 7 §6-2 断裂评定方法 断裂评定方法可分为 抗开裂性能试验：分为转变温度评定方法和断裂力学方法。转变温度评定方法包括①冲 击试验；②宽板拉伸试验（静载）；③尼伯林克试验（动载）。 止裂性能试验：①罗伯逊试验（ESSO）；②落锤试验；③动态撕裂试验；④双重拉伸试验。 一、转变温度的概念 金属材料有两个重要的强度指标，即屈服强度 σs 和断裂强度 σf。温度降低，σs上升速率 大于 σf上升速率，如图 6-9 所示，两线交点对应温度 Tk 称为韧脆转变温度，当 T<Tk 时，σf<σs， 材料尚未达到屈服极限就已达到断裂强度，即材料无塑性变形而产生脆断。由此可知，凡提 高屈服强度的因素都可使临界温度 Tk 提高，脆断倾向增加。 转变温度分为：塑性断裂转变温度 FTP（低于此温度，材料将发生纯解理断裂。高于此 图 6-8 裂纹产生和扩展之间关系图
电子备课笔记温度，完全塑性断裂）：弹性断裂转变温度FTE（温度低于该温度，裂纹扩展于低应力范围。s高于此温度，裂纹为塑性扩展）；无延性转变/180温度NDT（低于此温度，发生低于s的断裂，1to即脆性断裂）：断口形貌转变温度T：止裂转变温度Ta。一般FTP为高阶能温度FTE与低阶能温TKT, ℃度NDT的平均值：FTP>FTE>NDT对于船用钢，此三种温度的关系为：FTP图6-96,和6r随温度变化图=FTE+33℃=NDT十66℃二、转变温度评定方法1.冲击试验冲击韧度是抗脆断能力的工程度量。冲击KU.25快口部试验还用来评定材料及焊接接头的韧脆转变行为。一般是在不同温度下对一系列试样进行冲击试验，找出韧脆特性与温度之间的关系。分为夏比V形缺口冲击试验和梅氏U形缺口45冲击试验。图6-10夏比V形缺口冲击试样试验设备简单，试样制备和试验程序简单。试验结果具有一定的局限性，不能用于高纵向对/接焊缝手摇缺口强度结构钢：因试样未考虑材料厚度，同时加016载速率与实际结构受力情况出入较大。3夏比V形缺口冲击试验试样如图6-10所缺口细部910示。评定方法为：a)b)能量准则：以冲击断裂功ak值降低到某图6-11威尔斯宽板拉伸试样8
电子备课笔记 8 温度，完全塑性断裂）；弹性断裂转变温度 FTE （温度低于该温度，裂纹扩展于低应力范围。 高于此温度，裂纹为塑性扩展）；无延性转变 温度 NDT（低于此温度，发生低于 σs 的断裂， 即脆性断裂）；断口形貌转变温度 Tf；止裂转 变温度 Ta。 一般 FTP 为高阶能温度 FTE 与低阶能温 度 NDT 的平均值：FTP>FTE>NDT 对于船用钢，此三种温度的关系为：FTP ＝FTE＋33℃＝NDT＋66℃ 二、转变温度评定方法 1．冲击试验 冲击韧度是抗脆断能力的工程度量。冲击 试验还用来评定材料及焊接接头的韧脆转变 行为。一般是在不同温度下对一系列试样进行 冲击试验，找出韧脆特性与温度之间的关系。 分为夏比 V 形缺口冲击试验和梅氏 U 形缺口 冲击试验。 试验设备简单，试样制备和试验程序简 单。试验结果具有一定的局限性，不能用于高 强度结构钢：因试样未考虑材料厚度，同时加 载速率与实际结构受力情况出入较大。 夏比 V 形缺口冲击试验试样如图 6-10 所 示。评定方法为： 能量准则：以冲击断裂功 αk 值降低到某 图 6-10 夏比 V 形缺口冲击试样 图 6-11 威尔斯宽板拉伸试样 图 6-9 σs 和 σf随温度变化图