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文档简介

材料的失效方式在一定量的变形后，大多数材料最终断裂，也就是，如果施加的荷载持续增加，除非材料是粘性的，否则固体将分为两片或更多片。在确定的加载条件下，一些材料可能会断裂，最终的破坏发生在截面积减小为零的地方。根据材料断裂前的行为和引起断裂的加载条件，断裂可以分为不同的类型。脆性断裂：当变形的前期断裂主要是弹性形式，也就是有很少或没有变形，发生脆性断裂。玻璃和陶瓷发生脆性断裂时，之前基本没有塑性变形。许多金属在合适的条件下，也会发生脆性断裂。然而，对于金属，在材料的薄层处，在断裂表面会产生塑性应变。由于发生塑性变形的区域是扩展受限的，并且只占了物体体积很小的百分比，平均应变和物体的整体挠度仍主要是弹性的，在断裂前也没用明显的恒定的形状改变。许多玻璃状聚合物也以脆性方式断裂，但是如金属一样，恒定的变形发生在断裂表面附近。由于提供用来扩展脆性断裂的能量，通常少于断裂增长所需的弹性应变能，脆性断裂在没有荷载做功的情况下也可以继续进行。因为这个原因，脆性断裂与材料中声速相比，经常以很高的速度增长。韧性断裂：当断裂是由物体体积的大部分为塑性变形时，发生韧性断裂。韧性断裂与脆性断裂不同之处是，材料一定量的塑性变形被用来作为断裂产生的合适条件。因为塑性变形是用来产生韧性断裂，韧性断裂主要是通过考虑物体形状的合适恒定改变。所以，为了产生断裂，外荷载必须做的功，比物体储存的弹性能大的多。在室温或高于室温下，大多数结构金属以韧性方式断裂。疲劳断裂：当一个物体反复承受荷载，而这个荷载比一次加载引起断裂的荷载小，它可能断裂。这类断裂定义为疲劳断裂。跟脆性断裂例子一样，疲劳断裂经常不是由物体的塑性变形引起的。除了裂缝在每次加载周期增长一些外，疲劳断裂在许多方面类似于金属的脆性断裂。在单一荷载下，韧性非常好的金属在没有任何塑性变形情况下，由于疲劳会发生断裂。蠕变断裂：由于蠕变产生变形，材料在高温下的断裂，这样的断裂叫做蠕变断裂。在微观基础上，蠕变断裂类似于韧性断裂，它也是物体的永久变形引起的。在微观角度，产生蠕变断裂的过程与低温时是不同的。影响断裂过程的应力是非常复杂的。众所周知，塑性变形主要由切应力引起的，包含拉开固体原子以产生新表面的断裂主要是由拉应力引起的。因为这个差异，应力的状态对材料是塑性变形还是断裂，有很大影响。例如，塑性变形在拉力状态下不可能发生，因为切应力为零，但是在这种应力状态下可以断裂。这样，韧性材料在受很大的静水拉力下，大概会以
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