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拉伸试样断口分析:实验结果简述

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:断口由三部分组成,即中心纤维区、放射区和剪切唇区。图6-42 典型的光滑圆试样的拉伸断口6.2.8.2 带缺口的圆形拉伸试样断口带缺口的圆形拉伸试样,由于缺口处的应力集中,故裂纹直接在缺口或缺口附近产生。此时,其纤维区不是在试样断口中央而是沿圆周分布,而后向内部扩展。图6-43 缺口拉伸试样的断口形貌示意图6.2.8.3 矩形拉伸试样的断口矩形拉伸试样的断口同圆形一样,也有三个区域,如图6-44所示。

拉伸试样断口分析:实验结果简述

6.2.8.1 光滑圆试样的拉伸断口

典型的光滑试样的拉伸断口如图6-42所示。断口由三部分组成,即中心纤维区、放射区和剪切唇区。断裂起源于中心纤维区(它呈粗糙纤维状、暗灰色、环状),当纤维区达到一定尺寸(即临界尺寸)后,裂纹开始快速扩展形成放射区,最后断裂时形成剪切唇(剪切唇表面较光滑,与拉伸应力轴的交角约45°)。中心纤维区和剪切唇区是材料韧性断裂的宏观特征,而放射区是脆性断裂的宏观特征。

放射区的特征是有放射花样,每根放射花样称为放射元。放射方向与裂纹扩展方向相平行,而垂直于裂纹前沿的轮廓线,并逆指向裂纹源。放射元是一种剪切撕裂脊,撕裂时的塑裂变形量越大,撕裂功也越大,其放射元将越粗大;反之,若撕裂时塑性变形量越小,则撕裂功也越小,其放射元也越细。所以随温度降低、强度提高及塑性降低,放射元将由粗变细,对于极脆的材料,则放射花样消失。

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图6-42 典型的光滑圆试样的拉伸断口

6.2.8.2 带缺口的圆形拉伸试样断口

带缺口的圆形拉伸试样,由于缺口处的应力集中,故裂纹直接在缺口或缺口附近产生。此时,其纤维区不是在试样断口中央而是沿圆周分布,而后向内部扩展(图6-43)。若缺口较钝,则裂纹仍可能首先在试样中心形成。缺口裂纹也可能以不对称方式扩展,形成较为复杂的断口形态。

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图6-43 缺口拉伸试样的断口形貌示意图(www.xing528.com)

6.2.8.3 矩形拉伸试样的断口

矩形拉伸试样的断口同圆形一样,也有三个区域,如图6-44所示。其中纤维区呈椭圆形,放射区则出现“人字纹”花样,人字纹的尖端指向裂纹源,靠近表面的剪切唇为最后破断区。

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图6-44 矩形拉伸试样断口形貌及示意图

一般来说,断口都可能有三个区域,但随温度降低,材料强度增高或塑性下降。缺口尖锐度增大或应力状态变硬、加载速度增大,则脆性特征区(放射区)增大,而韧断特征区(纤维区和剪切唇区)缩小;反之,则出现相反的情况。有时可能只出现脆断特征花样,有时也可能只出韧断特征花样。

带缺口或带表面缺陷的矩形试样的断口如图6-45所示。裂纹不再发生在中心部位,而发生在缺口根部或表面缺陷处。

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图6-45 带缺口或带表面缺陷的矩形试样的断口

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