四、韧性2、断裂韧性“脆断”是一种最危险的断裂，因为构件在断裂前几乎不产生明显的塑性变形，很难预先发现征兆而加以预防，从而酿成重大事故。如1943年1月，美国一艘T-2油轮停泊在装货码头时，竟发生突然断裂成两截的惨祸。而据计算，断裂时船体承受的应力仅为68.6MPa，远低于船体钢材的强度极限300MPa～400MPa，甚至远低于材料的屈服强度245MPa。这种低应力脆断的现象很难用经典力学来解释。第31页，共47页，星期日，2025年，2月5日1943年美国T-2油轮发生断裂第32页，共47页，星期日，2025年，2月5日经长期研究，人们认识到，过去把材料看作毫无缺陷的连续均匀介质是不准确的。材料内部在冶炼、轧制、热处理等各种制造过程中不可避免地会产生某种微裂纹，而且在无损检测时又没有被发现。所以在使用过程中，由于应力集中、疲劳、腐蚀等原因，裂纹会进一步扩展，当裂纹尺寸达到临界尺寸时就会发生低应力脆断的事故。在裂纹扩展的过程中，按裂纹的力学特征可将其分为以下三类第33页，共47页，星期日，2025年，2月5日第一类为张开型裂纹，如图1-9(a)所示。构件承受垂直于裂纹面的拉力作用，裂纹表面的相对位移沿着自身平面的法线方向，若受拉板上有一条垂直于拉力方向而贯穿于板厚的裂纹，则该裂纹就是张开型裂纹。第二类为滑开型裂纹，如图1-9(b)所示。构件承受平行裂纹面而垂直于裂纹前缘的剪力作用，裂纹表面的相对位移在裂纹面内，并且垂直于裂纹前缘，如齿轮或花键根部沿切线方向的裂纹就是滑开型裂纹。第三类为撕开型裂纹，如图1-9(c)所示。构件承受平行于裂纹前缘的剪力作用，裂纹表面的相对位移在裂纹面内，并平行于裂纹前缘的切线方向，如扭矩作用下圆轴的环形切槽或表面环形裂纹就是撕开型裂纹。第34页，共47页，星期日，2025年，2月5日航空工程材料第一节金属材料的力学性能第1页，共47页，星期日，2025年，2月5日第一节金属材料的力学性能教学目标:１．了解材料的主要力学性能指标：屈服强度、抗拉强度、伸长率、断面收缩率、硬度、冲击韧性、疲劳强度、断裂韧性等力学性能及其测试原理；２．强调各种力学性能指标的生产实际意义；３．了解工程材料的物理性能、化学性能及工艺性能。第2页，共47页，星期日，2025年，2月5日金属的力学性能定义:金属材料的力学性能是指金属材料在不同环境（温度、介质）下，承受各种外加载荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等）时所表现出的力学特征。指标:弹性、刚度、强度、塑性、硬度、冲击韧性、断裂韧度和疲劳强度等。第3页，共47页，星期日，2025年，2月5日材料的其他性能物理性能：密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性等；化学性能：耐腐蚀性、抗氧化性、化学稳定性等；工艺性能：铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性、热处理工艺性等。第4页，共47页，星期日，2025年，2月5日一、刚度和弹性评价材料力学性能最简单和最有效的方法就是测定材料的拉伸曲线，在GB/T6397—1986《金属拉伸试验试样》中对试样的形状、尺寸及加工要求均有明确的规定，如图1-1所示。图1-1圆形标准拉伸试样（a）拉伸前；（b）拉伸后第5页，共47页，星期日，2025年，2月5日一、刚度和弹性一、拉伸实验与拉伸曲线1.拉伸试样GB6397-86规定《金属拉伸试样》有：圆形、矩形、异型及全截面．常用标准圆截面试样。长试样：L0=10d0;短试样：L0=5d0拉伸试样第6页，共47页，星期日，2025年，2月5日2.拉伸过程一、刚度和弹性第7页，共47页，星期日，2025年，2月5日拉伸试样的颈缩现象拉伸试验机第8页，共47页，星期日，2025年，2月5日op段：比例弹性变形阶段；pe段：非比例弹性变形阶段；平台或锯齿（s段）：屈服阶段；sb段：均匀塑性变形阶段，是强化阶段。b点：形成了“缩颈”。bk段：非均匀变形阶段，承载下降，到k点断裂。断裂总伸长为Of，其中塑形变形Og(试样断后测得的伸长)，弹性伸长gf。ΔlFΔlbΔluΔlFbbkFssogfeFepFp3.拉伸曲线图1-2拉伸曲线第9页，共47页，星期日，2025年，2月5日(1)应力σ：单位面积上试样承受的载荷。这里用试样承受的载荷除以试样的原始横截面积S0表示:载荷(N)(M