1. 脆性断裂 (brittle fracture )脆性断裂的断口表面在断裂前几乎没有塑性变形,外观上是齐平式形貌,微观上是解理形态。(a) 宏观形态 (b b) ) 解理形态图2 2- - 10 脆性断口第二章 材料的断裂失效形式与机理 2. 韧性断裂 (ductile fracture )韧性断口有明显的塑性变形,断裂前有预兆,外观上如杯锥形形貌,微观上是韧窝形态。(a) 宏观形态 (b b) ) 微观韧窝形态图2 2- -1 11 1 韧性断口第二章 材料的断裂失效形式与机理 3. 断口分析内容断口分析一般涉及宏观分析和微观分析。(1 1 )宏观分析用肉眼、放大镜或体视显微镜对断口进行直接观察,依据断口的外观形貌,初步确定失效模式和断裂源,为深入分析和判明失效原因提供依据。(2 2 )微观分析采用多种分析仪器对断口进行观察和分析。一般采用扫描电镜 (SEM) 和能谱仪( EDS ),观察断口的微观形态,确定材料成分,为后续深度分析比如表面分析如XPS 、 AES 、 SIMS 等指明方向,厘清失效机理。第二章 材料的断裂失效形式与机理 ● 材料抵抗表面局部变形的能力叫硬度材料的硬度与抗拉强度、弹性模量等有一定的关联度,对材料的加工、磨损都有重要的影响。测试方法常有三种:压痕法、回跳法和刻痕法。1. 布氏硬度 HB (l Brinell hardness )布氏硬度是用一定载荷P P ,将淬火钢球压头压入被测材料表面,保持一定时间后卸载,根据压入的直径d d的压痕面积A A (图2 2- - 12 )来获得。计算式为: :HB =P /A= 2P/ πD (D - - (D 2 2 - -d d 2 2 ) ) 1/2 ) (2-6)2.5 硬度( hardness )第二章 材料的断裂失效形式与机理 HB 主要用于退火状态下的钢铁、铸铁、有色金属及一些特殊非金属材料,适用于 HB<450 的金属材料。(a) 压头压痕 (b b )布氏硬度仪图2 2- -2 12 布氏硬度测定第二章 材料的断裂失效形式与机理 ● 材料的布氏硬度 HB 与材料的抗拉强度   b b 之间还存在以下的经验估算式:低碳钢 :  b b ≈ 3.6 HB高碳钢:  b b ≈ 3.4 HB灰铸铁:  b b ≈ 1.0 HB或 或  b b ≈ 0.6 (HB- - 40)第二章 材料的断裂失效形式与机理例如,布氏硬度记为 200HB10/1000/30 。这表示直径为 10mm 的钢球,在 1000kgf 作用下保持 30s后测得的硬度为 200 。 2. 洛氏硬度 HR ( Rockwell hardness )洛氏硬度是用规定的压力,将金刚石圆锥体压头压入材料的表面,测量压痕深度h h 来换算( 图2-13) :HR =(K- - h)/0.002 (无量纲) (2-7)规定每 0.002mm 为一个单位的洛氏硬度,可以通过查表而求得。(a) 压头压痕 (b b )洛氏硬度仪图2 2- -3 13 洛氏硬度测定第二章 材料的断裂失效形式与机理 根据压头和载荷的大小,洛氏硬度分为 HRC 、HRB 、 HRA 三种类型 ( ( 表2 2- - 1) 。洛氏硬度可以直读,操作方便,适用广泛,可测量低硬度和高硬度的金属材料。但洛氏硬度载荷大,标尺不统一,不适用于测定硬而脆的薄层。薄层材料一般采用维氏硬度测定。K0.20.260.2第二章 材料的断裂失效形式与机理表 表 2 2- - 1 三种类型的洛氏硬度值及应用 3. 维氏硬度 HV ( Vickers hardness )维氏硬度是用两对对面体夹角均为 136 ° 的金刚石四面体菱形压头来测定。它是通过测量压头压入部分的对角线长度 d( 图2 2- - 14) 来计算的。HV = 1.8544P/d 2 2 (2-8)(a a )压头压痕 (b b )压痕形状 (c c )维氏硬度仪图2 2- - 14 维氏硬度试验示意图第二章 材料的断裂失效形式与机理 布氏、洛氏、维氏 这三种硬度的测定法,压头载荷大、面积大,一般适用于测定金属材料的硬度值,一般只能测定金属材料显微组织的平均硬度值,不适合测定微区范围的材料硬度: :比如,薄模、偏析、微相、扩散深度等。因此,需要发展出一种能精细测定微区范围内材料硬度的测定方法。第二章 材料的断裂失效形式与机理 4. 小载荷显微硬度( small load hardness )(1 1 )维氏显微硬度( Vickers micro- - hardness )维氏显微硬度, 简称显微硬度, 是测量陶瓷和金属合金某一微区的硬度值, 如图2 2- - 15 所示。显微硬度的压头形状与维氏硬度一样,只是体积小、载荷小,小到仅有几十克至几百克, , 。例如, 10g 、50g 、 100g 、 200g 。其压痕长度以微米表示,计算公式为:HV P = 1854.4P/d 2 (2-9)其中,P P 是g g ,d d 是μ μ m 。第二章 材料的断裂失效形式与机理 (a a) ) 显微硬度压痕 (b b )显微硬度仪图2 2- - 15 合金相的显微硬度测定例如, HV 50 = 900 表示外加压力为 50g 下的显微硬度值为 900 或表示为 900HV0.05 。第二章 材料的断裂失效形式与机理 表 表 2 2- - 2 常见陶瓷材料的显微硬度与熔点由于显微硬度的压痕小,故被测材料要做成金相试样。因此,它适合于陶瓷材料的硬度测定,见表2 2- -2 2 。第二章 材料的断裂失效形式与机理 (2 2 )努氏硬度(s Knoop’s hardness )努氏硬度是从显微硬度发展而来的。它的压头形状是金刚石材料制成的长棱形体,两个长棱夹角为 172.5 °, , 两个短棱夹角为 130 ° ,长短对角线长度之比 L/W 为 7.11 倍。其计算值为: :HK = 1.451P/L2 (2-10)其中,L L 为压痕的对角线长度( ( μm) ,K K 为 Knoop 的缩写 , P 为载荷(N N ), 其值在 0.4903- - 19.61N 之间。努氏硬度精度高,适用于无机材料,尤其是先进陶瓷材料,硬度的测量比维氏硬度更为精确些,但样品的表面光清洁度要求较高。第二章 材料的断裂失效形式与机理 第二章 材料的断裂失效形式与机理(3 3 )邵氏硬度( Shore hardness )使用硬度计,在规定的试验条件下用标准弹簧压力将硬度计的压针压入试样,以压入深度转换为硬度,由硬度计读出邵氏值 HS 。HS 分为邵氏A A 和邵氏 D 。邵氏A A 适用于软塑料,如橡胶、泡沫塑料等;邵氏 D 适用硬塑料如聚碳酸酯( PC )、尼龙( PA )等。图2 2- - 16 邵氏 硬度仪A A 和 D 的压头形状 (4) ) 莫氏硬度 (Mohs hardness )● 陶瓷及矿物材料常用的划痕硬度称为莫氏硬度。它表示硬度从小到大的排列顺序,即后面的材料可以划破前面材料的表面。莫氏硬度以前仅分为 10 级, 1 1 级最小, 10 级最硬。硬度的排序为:1. 滑石, 2. 石膏, 3. 方解石, 4. 萤石, 5. 磷灰石, 6. 正长石, 7. 石英, 8. 黄玉, 9. 刚玉, 10. 金刚石。后来又出现了一些人工合成的高硬度陶瓷,莫氏硬度等级范围扩大为 15 级。第二章 材料的断裂失效形式与机理 2.6 冲击韧性 (impact tougnhess)第二章 材料的断裂失效形式与机理有些金属构件是在冲击载荷下工作,如锻锤、冲头等,需要用冲击韧性评定材料抵抗冲击载荷的能力。一些金属、陶瓷、高分子等材料在使用中发生性能劣化、材料变脆,需要用冲击韧性来评定。● 冲击韧性 αk 是材料抵抗冲击载荷作用的能力,单位为: J/m 2 2 或 或 N/m 或 或 J J (焦耳)。其物理含义是含缺口试样受到冲击载荷作用时, 在断裂截面上吸收冲击功(能量)的大小。材料的冲击韧性一般是在一次摆锤冲击试验机上进行测试,如图2 2- - 17 所示。金属材料的冲击韧性值通常高于 100J/m 2 2 。 图2 2- - 17 Charpy 冲击试验示意图第二章 材料的断裂失效形式与机理 图2 2- - 18 冲击断口形貌(a) 脆性断口 (b )韧性断口第二章 材料的断裂失效形式与机理判断材料是脆性还是韧性,从冲击断口形貌上一看明了,见图2 2- - 18 。 第二章 材料的断裂失效形式与机理标准冲击试样的缺口有两种:夏氏试样(V V 形,见图2 2- - 17 )和梅氏试样(U U 形)。但夏氏试样适用于脆性材料、梅氏试样适用于韧性材料。而高分子材料是用伊氏( ( Izod) ) 冲击试样进行测试的,加载方式是悬臂梁结构。材料的α α k k 值随温度下降而降低,在某一温度下会发生急剧降低,从韧性断裂转变为脆性断裂,这种现象称为冷脆,这个温度称为韧脆性转变温度。一般来说,体心立方结构金属材料或以其为主的低强度钢,其冷脆转变温度明显,且转变温度比较高。而高强度钢或面心立方结构的金属材料,如铝及奥氏体合金钢等,基本没有这种温度效应。 ● 材料在疲劳载荷作用下在远低于屈服应力时发生的低应力脆性断裂,叫疲劳断裂。事实上,许多金属构件受交变载荷的作用。 疲劳断裂与静态断裂有明显的不同,不会产生明显的塑性变形,断裂是突发的,故危害性很大 ( ( 图2 2- - 19 ) 。2.7 疲劳应力 ( fatigue stress) )图2 2- - 19 Cr12Ni2WMoV 钢 的 疲劳 条纹和断口第二章 材料的断裂失效形式与机理(a) 疲劳断口 (b b )疲劳断口条纹 ● 疲劳裂纹断口的特征(图2-20 )(1) 有裂纹源、裂纹扩展区和断裂区三个部分;(2) 裂纹扩展区断面较光滑, 即 即 “海滩条带”形貌;(3) 裂纹起裂于高应力区或缺陷处;(4) 与静载断裂相比,没有明显的塑性变形。图2 2- - 20 钢 板疲劳裂纹断口形貌第二章 材料的断裂失效形式与机理 ● 疲劳极限(fatigue limit )材料在规定次数 ( 钢铁材料取 10 7 7 次 , 有色金属及合金取 10 8 8 次 ) 的交变载荷作用下 , 不引起断裂的最大应力叫 “ 疲劳极限 ”( (σ σ r r , ), 单位为 MPa 。通常用拉伸或弯曲试验的方法测疲劳极限 (σ - -1 1 ) ) 。 试验时用多组试样 , 在不同的交变应力σ σ 下测定试样发生断裂的疲劳次数, N, 绘制σ σ- -N N 曲线( ( 图2 2- - 21) ) 。● 对金属材料和高分子材料,当应力小到某一值后,σ σ- -N N 曲线趋于水平直线,该直线对应的应力即疲劳极限● 陶瓷材料和高分子材料没有疲劳极限,它们本质上都是一种脆性材料第二章 材料的断裂失效形式与机理 图2 2- - 21 疲劳曲线示意图第二章 材料的断裂失效形式与机理 ● 预防疲劳失效的方法) (1) 合理选材,尽量不用脆性材料; ;(2) 改善结构形状,避免应力集中; ;(3) 控制冶炼质量,减少夹杂缺陷; ;(4) 提高构件的表面光洁度; ;(5) 对构件表面进行强化处理。第二章 材料的断裂失效形式与机理 ● 材料在长时间的恒温、恒应力作用下发生缓慢塑性变形的现象叫蠕变 ( ( 图2 2- - 22) 。● 金属材料和陶瓷材料在高温下 (0.30~0.5T m ) 会发生蠕变,高分子材料在室温下就会发生蠕变变形。材料的蠕变过程可用蠕变曲线描述。典型的蠕变曲线如图2 2- - 23 所示。图中 AB 段为第一阶段,称减速蠕变阶段,这一阶段开始蠕变速率增大,随着时间的延长,蠕变速率逐渐减小。 BC 段为第二阶段,称为恒速蠕变阶段,这一阶段蠕变速率几乎保持不变。通常蠕变速率就是以这一阶段的变形速率来表示。 CD 段是第三阶段,称为加速蠕变阶段,至 D 点时产生蠕变断裂。2.8 蠕变应力( creep stress )第二章 材料的断裂失效形式与机理 (a a )三角晶界处空洞起裂 ) (b) 沿晶空洞连体(c c )空洞相互连体图2 2- - 22 蠕变断裂断口上的空洞形貌第二章 材料的断裂失效形式与机理 图 图2-23 高温蠕变试验● 预防蠕变失效的方法( (1)选用高温下热稳定性好的材料; )选用高温下热稳定性好的材料;( (2 )改善材料的热处理工艺;( (3)避免超温和温度的波动。 )避免超温和温度的波动。(a a )高温蠕变试验曲线 ( b ) ) 测试装置第二章 材料的断裂失效形式与机理 2.9 断裂韧性( fracture toughness )第二章 材料的断裂失效形式与机理● ● 断裂韧性是含裂纹构件抵抗快速失稳断裂的能力 。实际工程结构诸如大型转动件、高压容器、船舶、桥梁等,有时工作应力远低于屈服应力就发生低应力脆断。大量失效案例分析后证明,这种破坏是与构件本身预存裂纹及裂纹扩展有密切关系。典型的断口形貌见图2 2- - 18~ 图2 2- - 20 和图2 2- - 24 。一般而言,构件难免因冶炼、加工、焊接等过程引入缺陷,比如微裂纹。在载荷尤其疲劳载荷作用下,微裂纹发生疲劳扩展成为宏观裂纹。一旦裂纹尺寸达到材料固有的临界尺寸时,便失稳扩展,发生低应力的脆性断裂。 (a) 齐平断口 (b b )解理断口图 图2-24 脆性断裂的断口形貌第二章 材料的断裂失效形式与机理 事实上, 晶体材料的理论断裂强度可用图2 2- - 25 所示的原子间作用力( ( 键合力) ) 进行估算 。图2 2- - 25 原子间作用力与位移的关系第二章 材料的断裂失效形式与机理 ● 材料的拉断是晶体材料在拉应力作用下沿与拉应力垂直的原子面被拉开的过程。在这一断裂过程中,载荷所作的功消耗在断口上,即断口的表面能。设想完整的晶体材料在解理面处分成两半晶体,解理面的晶面间距为a a 0 0 , 沿力的方向原子间发生相对位移为x x; ; 当位移较大时,位移和作用力的关系不是线性关系。而原子间的相互作用力最初是随x x 的增大而增大,达到峰值σ σ m 后就逐渐下降,见图2 2- - 25 。第二章 材料的断裂失效形式与机理 为了近似求出图2 2- - 25 下的面积,用正弦函数描述应力的变化趋势,其应力关系式为: :( (2 2- - 11)式中,λ λ 为正弦曲线波长, x 为原子间相对位移,σ σ m是原子间断开时的最大应力,即晶体的理论断裂应力。当断裂发生时,单位面积上作的功可近似表示为:( (2 2- - 12)mmdxx2sin2 /0 xm2sin 第二章 材料的断裂失效形式与机理 ● 晶体拉断后产生了两个新表面令单位面积的表面能用 γ γ s s 表示。在拉断过程中,应力所作的功(2 2 - 12 )等于表面能 2γ s s ,则有: :( (2 2- - 13)设曲线开始部分近似为直线,服从虎克定律,则有:( (2 2- - 14)式中a a 0 0 为平衡状态时的原子间距。sm20axE E    第二章 材料的断裂失效形式与机理 比较(2 2- - 11 )、(2 2- - 14 ),可得关系式:(2 2- - 15 )结合关系式(2 2 - 13 )和(2 2 - 15 ), 求得:(2 2- - 16 )把材料的物性常数E E 、γ γ s s 、 、 a a 0 分别代入(2 2- - 16 )中 , 可求得理论断裂强度(断裂应力)。02aEm0aEsm 第二章 材料的断裂失效形式与机理 第二章 材料的断裂失效形式与机理例如, 碳钢,E E =2 2  10 5 5 MPa , a 0 0 = 2.5  10 - - 10m, γ γ s s = 2 J /m 2 2则 则 σ σ m=4 4. .0 0  10 4 4 MPa 。若用E E 表示, , 则σ σ m ∽∽ E/5 5, , 通常 σ σ m ~~ E/ 10 。常规碳钢的抗拉强度约 480 MPa , 因而大多数金属材料的实际断裂应力一般是理论断裂应力σ σ m 的1 1/ / 10 ~1 1/ / 100 , 陶瓷材料和高分子材料则更低 。 为什么二者会相差如此之多 ?其实 , 早在 1921 年 , 英国 Griffith 就发现材料的实际强度远低于理论强度 , 原因是材料内部存在固有的缺陷 。 他研究了陶瓷 、 玻璃的脆性断裂的机理问题 。 现假定有一块单位厚度的薄板,两端在远处被固定并作用均匀拉伸应力σ σ 。如果板内有一个长为 2a 的穿透裂纹,裂纹扩展的驱动力来自系统内部存储的弹性能释放, 如图2 2 - 26 所示。若裂纹发生扩展,裂纹面积则增加,增加单位面积所需的能量叫表面能 γ γ s s 。图2 2- - 26 Griffith 裂纹的能量平衡模型第二章 材料的断裂失效形式与机理 形成裂纹2 2a a 时释放的弹性应变能为 : ,形成 裂纹所需的表面能为: Us =2 2γ γ s s 2 2 a=4 4 aγ s s , ,两项能量的变化见图2 2- - 26 , 系统总能量的变化为:(2-17)EaU E2 2  Eaa Us2 2 4    能量变化的极值为: (2 2 - 18 ) 0) 2 ( ) 2 ( ) 2 (  cEcsca ddUa ddUa dU d第二章 材料的断裂失效形式与机理 当 则 (2 2 - 19)若弹性应变能释放率 G 大于或等于表面能,系统总能量下降,裂纹自动扩展,对应此值的尺寸是临界裂纹尺寸 2a c c ;小于此值,裂纹不扩展。由式(2 2- - 17 )、(2 2- - 18 ) , 并用 2a 代替式中的2a c c ,则断裂应力与裂纹尺寸的关系为:(2 2 - 20)这就是著名的 Griffith 公式,是断裂力学理论的基础公式, 表明断裂应力是与材料中裂纹尺寸的平方根成反比的。 ) 2 ( ) 2 (cscEa ddUa ddUa 2E s0) 2 ( ca dU d第二章 材料的断裂失效形式与机理 若把该式系数近似取 则 ,这与理论断裂强度(2 2 - 16 )完全一样。再把裂纹尺寸a a 用点阵参数替代,取a a = 10 4 4 b ,则断裂强度是理论值的 1/100 。从图2 2- - 27 可见,在靠近裂纹尖端处,应力存在奇异性( singularity )。, 1 2aE s rp ax y  ysABDoHK图2 2- - 27 裂纹尖端附近的应力场第二章 材料的断裂失效形式与机理 图2 2- - 28 裂纹尖端应力场  x xy y2adxdyrq q  y y  xt t xy1957 年,美国 Irwin 在 Griffith 理论基础上,推导出裂纹尖端附近(图2 2 - 28 )的应力场: :)23cos2cos2sin2 21) - (2 )23sin2sin 1 (2cos2 )23sin2sin 1 ( cos2 q q qtq q qq qqrKrKrKIxyIyIx  式中, ,称为I I 型应力强度因子( stress intensity factor ),r, θ 为裂纹尖端附近的极径和极角 。aK I  第二章 材料的断裂失效形式与机理 (2 2 - 22 )0 ,2 2ra    xyIy xrKt  Irwin 进一步指出:当脆性材料含有裂纹时,裂纹尖端附近存在应力奇异场。材料的断裂不是由应力大小来决定,而是由裂纹尖端附近的应力强度因子K K I I来控制。这很好地解释了为什么许多高强度材料在外加应力远低于材料的抗拉强度下发生脆性断裂的原因,从而开创了断裂力学 (fracture mechanics) 新学科。在裂纹线上, θ θ = 0 , , 其应力有:第二章 材料的断裂失效形式与机理 K K I I 与a a 、σ σ 之间存在以下的关系式:(2 2 - 23 )其中, , K K I I 的量纲是 N/m 3 3/ /2 2 ; Y Y 是几何形状系数 , 与试样尺寸有关 ,σ σ θ θ 、 f f (θ θ ) 分别是裂纹尖端附近的环向应力和角分布函数 。( (2 2- - 21) ) 、( (2 2- - 23) ) 是现代线性断裂力学的理论基础 。a YK I  ) (2 qq qfrK I第二章 材料的断裂失效形式与机理 由 由 (2- - 22 )可见,随外加应力σ σ 的增加,K K I I 也随之增大,当大到某一临界值时,裂纹尖端处的应力就达到足以使材料开裂,导致裂纹的失稳扩展: :即 K K I = = K K IC(2 2- -2 2 4)其中, K K IC 为材料的断裂韧性值,量纲为 N/m 3/2 。K K IC 值是材料断裂的性能常数,可以通过断裂试验测得。第二章 材料的断裂失效形式与机理 ● K K I I 与K K IC 和应力σ σ 与σ σ b b 的关系相似性对于 无裂纹材料 ,当 σ σ =σ σ b b 时,材料因塑性变形而发生塑性断裂。 σ 是一个外加的、变化的应力, σ σ b b 是材料的强度值,是一个固有的不变量,即物性常数。同样地,对于 含裂纹材料, , 当 当 K K I I =K K IC ,材料发生脆性断裂, K K I I 是一个随载荷而变化的应力强度因子值,K K IC 是材料的断裂韧性值,是一个固有的不变量。因此, σ σ b b 是材料的强度性能指标,而K K IC 是材料抵抗I I 型载荷裂纹失稳扩展的断裂性能指标, 尤其是脆性材料断裂时的强度判据 。第二章 材料的断裂失效形式与机理 根据应力作用方式的不同 ( 图2 2 - 29 ) , 材料的为 应力强度因子可分为 张开型K K I I 、 滑开型K K I II 、 撕开型K K III三种类型 。通过三种类型的加载方式 , 分别测得材料的断裂韧性:K K IC 、K K IIC 、K K IIIC , , 这些值是材料防脆性断裂的设计判据 。裂纹扩展的基本形式图2 2- - 29 不同类型的应力强度因子第二章 材料的断裂失效形式与机理 ● 断裂力学进展从材料变形看 , 裂纹尖端受外加应力作用后会产生一定量的塑性变形 , 只是塑性变形程度不同而已 。因此 , 当今断裂力学已从原先的脆性断裂力学发展到弹塑性断裂力学 , 后又发展到考虑材料塑性变形的断裂韧性参数值 , 如J J 积分 、 裂纹张开位移 COD 、应变能扩展速率G G 等 。这些弹塑性断裂力学参数可以更好地反映材料断裂前发生一定量的塑性变形的断裂行为和损伤机理 ,为结构的可靠性设计提供了重要的理论依据 。不少成果已编入到材料抗断裂设计的评定规范中 ,如 如 API 法、 、 R R6 6 法 、 EPRI 法 、 PD- - 6493 法 、 ASME 及我国的 CVDA 法等 。第二章 材料的断裂失效形式与机理 断裂脆性断裂:解理断裂、沿晶断裂、蠕变断裂、应力腐蚀开裂、低温脆断、氢脆、碱脆、辐照脆化等韧性断裂:塑性断裂、延性断裂等疲劳断裂:应力疲劳、应变疲劳、腐蚀疲劳、高周疲劳、低周疲劳等电化学腐蚀: 均匀腐蚀、电偶腐蚀、 缝隙腐蚀、 晶间腐蚀、点蚀、应力腐蚀开裂、疲劳腐蚀、选择性腐蚀、磨损腐蚀(冲蚀、气蚀、微振)、氢腐蚀、碱脆、 高温氧化、高温碳化、热腐蚀等化学腐蚀: 高温氧化、高温碳化、热腐蚀等粘着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损、微动磨损、腐蚀磨损、冲刷磨损、冲击磨损、冲蚀磨损等金属的失效模式与失效机理腐蚀磨损畸变弹性变形、弹塑性变形、粘弹性变形、塑料变形、翘曲变形、挠曲变形 、扭曲变形、失稳褶曲、膨胀变形等衰减 粘弹性损耗、粘塑性损伤、蠕变损伤、辐照损伤、环境致脆等蠕变断裂: 蠕变疲劳、高温疲劳等物理腐蚀: 物理溶胀、熔盐熔解等2.10 金属的失效模式与失效机理的内在关系 章 第二章 练习题1. 工程结构件的强度设计,一般选取 σ s 或 σ b b 二者中的最小值,许用应力的安全系数是如何选取的?2. 材料的强度设计准则、刚度设计准则和变形设计准则有什么区别?试用生活中的实例来说明它们各自的重要意义。3. 概述畸变与变形的本质区别,试举二例说明畸变失效模式。4. 韧性断裂和脆性断裂有什么特点?二者的断口有什么不同?5. 概述强度设计和断裂设计的区别并谈谈如何防止脆性断裂。6. 什么叫断裂力学? K K I I 和K K IC 两者有什么关系?7. 疲劳断口有什么特征 ?如何确定疲劳裂纹的起裂点?8. 材料的抗断裂设计,有哪几个断裂参量可以选用?9. 哪些参数可以用来表征材料的韧性 ?10. 硬度测定有哪些方法?金属、陶瓷和聚合物的硬度测定方法为什么大多数不能互用?11. 简述金属材料在不同失效模式下对应的哪些失效机理。