斷裂韌性表征材料阻止裂紋擴展的能力,是度量材料的韌性好壞的一個定量指標。在加載速度和溫度一定的條件下,對某種材料而言它是一個常數,它和裂紋本身的大小、形狀及外加應力大小無關,是材料固有的特性,只與材料本身、熱處理及加工工藝有關。當裂紋尺寸一定時,材料的斷裂韌性值愈大,其裂紋失穩擴展所需的臨界應力就愈大;當給定外力時,若材料的斷裂韌性值愈高,其裂紋達到失穩擴展時的臨界尺寸就愈大。它是應力強度因子的臨界值。常用斷裂前物體吸收的能量或外界對物體所作的功表示。例如應力-應變曲線下的面積。韌性材料因具有大的斷裂伸長值,所以有較大的斷裂韌性,而脆性材料一般斷裂韌性較小。
斷裂韌性在工程中受到重視的原因是,它表征與光滑試樣中強度特性完全相反的特性。例如,很粗略地說,同一系列的材料的斷裂韌性值隨屈服強度增加而下降。因此,盡管按屈服強度準則認為已進行十分安全設計的高強度材料的結構,由于其構件中某種原因或有缺陷或產生裂紋,甚至也會發生不穩定斷裂造成致命的損傷。由于材料屈服強度隨溫度下降而增大,在設計過程中未考慮低溫斷裂韌性的情形,也會造成同樣結果。過去結構物斷裂事故中,由于對上述斷裂韌性認識不足而發生的事故一定不少。
一般地說,在不穩定斷裂之前,隨著載荷增加斷裂徐徐進行,即所謂穩定斷裂的情形不少。雖是一種穩定斷裂,但由于疲勞,應力腐蝕裂紋,蠕變等原因,裂紋擴展后轉變為不穩定斷裂的情形也不少。
如把臨界缺陷擴展稱為不穩定斷裂,把亞臨界缺陷擴展叫做穩定斷裂,不管穩定斷裂的內容如何,斷裂韌性均表示材料在穩定斷裂轉變為不穩定斷裂時的阻抗值。當然,斷裂韌性受事先進行的穩定斷裂的影響是明顯的。同時,我們知道斷裂韌性值有顯著的尺寸效應。尺寸效應是產生應力狀態和屈服范圍問題的原因,尤其是屈服范圍構成選擇表示斷裂韌性的力等參數問題。
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