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断裂(fracture)

固体在机械、热、电、磁、物理一化学等力的作用下分离成几部分的现象。20世纪以来,多次发生的桥梁、轮船、管道、高压容器、导弹发动机壳体等突发性重大工程断裂事故,引起人们对断裂问题的重视与研究,逐步形成断裂学科,出现了从不同角度研究的各种分支,如从物理角度研究断裂的断裂物理,从化学角度研究断裂的断裂化学,以及从力学角度研究断裂的断裂力学。其中以断裂力学同金属塑性变形的关系最为密切,研究和应用也最广泛。

断裂可按不同标准分类,如(1)按断裂前是否产生塑性变形分为韧性断裂和脆性断裂;(2)按裂纹扩展途径在多晶体中的走向分为沿晶断裂和穿晶断裂;(3)按宏观断裂面的取向分为正断与切断;(4)按断裂机制分为解理断裂、准解理断裂、纯剪切断裂和微孔聚合型断裂(见穿晶断裂)等。

金属破断后获得的一对相互匹配的断裂表面(裂口),其外观形貌叫断口形貌。断口总是发生在金属组织中最薄弱之处,它记录着有关断裂过程的许多珍贵资料。可用肉眼、放大镜和低倍显微镜来分析研究反映全貌的宏观断口形貌;也可用高倍显微镜和电镜来观察能反映出细节的微观断口形貌。分析断面形貌可为判断断裂类型、裂源位置、裂纹扩展途径、断裂过程、断裂机理和断裂原因等提供依据。

断裂力学是从实际材料构件中不可避免地存在类裂纹缺陷这一前提出发,用线弹性力学和弹塑性力学的方法来研究材料构件强度和断裂的新学科。在理论上它建立起可描述裂纹扩展的参数和判据;在实验上它给出了各种断裂韧性参数的测试方法;在应用上对于材质评定、热处理和加工工艺选择、断裂强度校核、裂纹容限(即探伤标准)、制定防断设计、寿命估算、事故分析、制定安全措施等方面比经典力学提供了更严密可靠的依据。

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