第四章 金属的断裂韧性
第四章 金属的断裂韧性
1. 名词解释：
⑴ 低应力脆断；⑵ 张开型（Ⅰ型）裂纹；⑶ 应力场强度因子 （4）裂纹扩展K 判据；（5） 裂纹扩展能量释放率；（6） 裂纹扩展G 判据 （7）小范围屈服；（8） 塑性区；（9） 有效屈服应力；（10）等效裂纹；
2. 传统强度设计与线弹性断裂力学性能设计的基本思路有何差异？它们在实
零件设计中的应用各有何局限性？
3. 何谓“低应力脆断”？为什么会产生低应力脆断？
4. 何谓“应力场强度因子”？ “断裂韧性”？它们的物理意义是什么？量纲
是什么？
5. 什么是平面应力状态？什么是平面应变应力状态？实际构件承载时哪些可
以看成是平面应变应力状态？
6. 说明K I =Y ⋅σa ≥K IC ，式中各符号所代表的物理意义？这一不等式可以解
决哪些问题？
7. 设有两条Ι型裂纹，其中一条长为4a ，另一条长为a ，若前者加载至σ，后
者加载至2σ, 试问它们裂纹顶端附近的应力场是否相同，应力场强度因子是否相同？
8. 改善材料断裂韧性的途径？
9. 对实际金属材料而言，裂纹顶端形成塑性区是不可避免的，由此对线性弹性
断裂力学分析带来哪些影响。反映在 试验测定上有何具体要求。
10. 有一大型板件，材料的σ0.2=1200MPa，K IC =115 MPa·m1/2，探伤发现有20mm
长的横向穿透裂纹，若在平均轴向应力900MPa 下工作，试计算K I 和塑性区宽度并判断该件是否安全。
11. 有一构件加工时，出现表面半椭圆裂纹，若a=1mm,a/c=0.3，在1000MPa 的
应力下工作，对下列材料应选哪一种？
σ0.2/ MPa 1100 1200 1300 1400 1500
KIC/
MPa·m1/2110 95 75 60 55
12. 已知裂纹长2a=8mm，σ=400MPa，若取Y 为0.8636，求K 1？
13. 某高压气瓶壁厚18mm ，内径380mm ，经探伤发现沿气瓶体轴向有一表面深
裂纹，长3.8mm ，气瓶材料在-40℃时的抗拉强度为86 Kgf/mm2，K IC = 166Kgf/mm，试计算在-40℃时临界压力是多少？（提示：可把表面深裂纹看作穿透裂纹）
32