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冲击量能量特征值之间关系

来源:正航仪器  日期:2014-10-29

 
 
 
 
上面提到的6个能量特征值需要梳理一下,研究其之间的关系(见图1)。为了便于分析,将力一位移曲线下的面积,以力特征值为界分为5个部分,称为基本能量单元:
 
冲击量能量特征值
 
 
由此可见,冲击能量特征值中对分析材质的韧脆性有重要作用的有:裂纹形成功w;、裂纹扩展功w:和总冲击能量wt o裂纹形成功w,反映了裂纹形成的难易和快慢,它取决于材质的原子间结合力和材质的滑移系的多少。尽管冲击速度很快,使塑性变形不均匀,由于某些金属的滑移系、滑移面原子密度和滑移方向原子数目较多时,但塑性变形仍然会产生。塑性变形从一处转移到另一处会使变形增加,同时产生形变硬化,使冲击力增强,因而导致冲击裂纹形成功增加。从安全可靠角度分析,希望裂纹形成功大一些,使形成裂纹之前消耗能量增加,因此增加了构件的安全性。
裂纹扩展同裂纹形成一样需要时间。裂纹扩展功w:反映了具有裂纹的试样在冲击力的作用下裂纹扩展的快慢。扩展越慢,说明材料的韧性越好。冲击韧性的大小,主要取决于裂纹的扩展功,尤其是裂纹稳定扩展功。有裂纹并不可怕,可怕的是它快速扩展,因为它会造成不可弥补的损失。这种由于脆断造成重大损失的例子很多。
 
冲击量能量特征值之间关系
 
 
例如,在二次大战期间,美国的焊接“自由轮”,在使用过程中发生大量的破坏事故,其中有238艘船完全报废,19艘船沉没,均因为钢的缺口敏感性,大部分是由于低温脆性造成的。裂纹扩展功的大小,表征了阻止裂纹扩展的能力,裂纹稳定扩展功大,说明裂纹扩展比较慢,因此,在材料使用中,它可以事先给出一个安全信息,以防不测。因而在分析冲击试验结果时,把裂纹扩展功的大小看得很重要。在一些特殊条件下服役的机件(如炮弹,装甲板)均承受大能量冲击,这时总冲击能量wt值就是一个很重要的性能指标。对于一些承受大能量冲击的机件,wt值也可以作为一个结构性能指标使用,以防止发生脆断。
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