第5章 焊接結(jié)構(gòu)的脆性斷裂

1、《焊接結(jié)構(gòu)》講義第5章焊接結(jié)構(gòu)的脆性斷裂1武漢理工大學金屬成型加工系姜劍寧2019829第1頁第5章焊接結(jié)構(gòu)的脆性斷裂焊接結(jié)構(gòu)的脆性斷裂51研究脆斷的意義及典型事故研究脆斷的意義及典型事故一、研究脆斷的意義一、研究脆斷的意義眾所周知，工程設(shè)計中是用屈服強度來確定材料的許用應力。[σ]=σsn，n1：安全系數(shù)。設(shè)計的強度條件為：σ≦[σ]一般認為結(jié)構(gòu)在許用應力以下工作就不會產(chǎn)生塑性變形更不會產(chǎn)生斷裂，然而實際情況并非如此，常常有些結(jié)構(gòu)會在

2、應力遠低于屈服強度的情況下發(fā)生斷裂，長期的生產(chǎn)實踐使人們認識到，上述強度條件僅能保證構(gòu)件不發(fā)生塑性變形及隨后的韌性斷裂，卻不能防止脆性斷裂。在焊接工藝出現(xiàn)以前，結(jié)構(gòu)的脆斷出現(xiàn)的比較少，沒有引起人們的重視，但是在焊接結(jié)構(gòu)得到廣泛應用以來，脆斷事故比以前明顯增多了，這是因為在焊接結(jié)構(gòu)的應用初期，人們對它的特點沒有深刻的認識，沒有按照他的規(guī)律辦事，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上沒有考慮焊接結(jié)構(gòu)的特點，只是把原來的結(jié)構(gòu)型式原封不動地改為焊接，把鉚釘改為焊縫，這是

3、不行的，因為有些結(jié)構(gòu)型式適合鉚接卻不一定適合焊接，硬要這樣做必然導致脆斷事故的上升，脆斷事故的增加，給人民的生命財產(chǎn)造成了巨大的損失，它引起了世界范圍內(nèi)有關(guān)人員的高度重視，防止脆性斷裂的問題終于被提到議事日程上來了。講到這里，大家對研究脆斷的意義應該有了一些認識，為了加深這個認識，我們給大家介紹幾起國內(nèi)外的脆斷事故是有好處的，大家可以從事故的損失中看到研究脆斷的必要性。二、典型事故：二、典型事故：1、美國的自由輪：、美國的自由輪：在二次

4、大戰(zhàn)期間，美國建造4694艘自由輪全焊接船，有970艘自由輪上出現(xiàn)大小不等的裂紋1442處。其中24艘甲板全部橫斷，8艘一斷兩節(jié)，4艘沉沒。2、比利時的橋梁：、比利時的橋梁：在二次大戰(zhàn)期間，比利時在阿爾拜特運河上建了50座橋，在之后不長的時期內(nèi)，前后有十多座發(fā)生了脆斷事故，而且斷裂時的載荷都不大，《焊接結(jié)構(gòu)》講義第5章焊接結(jié)構(gòu)的脆性斷裂3武漢理工大學金屬成型加工系姜劍寧2019829第3頁按斷口的宏觀去向分：正斷型；切斷型。3、斷口、斷

5、口韌性斷口：杯錐狀，由纖維區(qū)，放射區(qū)，剪切唇三個區(qū)域組成，脆性斷口：晶粒狀，表面平齊，與正應力方向垂直。二、影響金屬材料斷裂的主要因素二、影響金屬材料斷裂的主要因素1、應力狀態(tài)的影響、應力狀態(tài)的影響任何材料都有自己的正斷抗力正斷抗力Sot、剪斷抗力、剪斷抗力tk和剪切屈服限和剪切屈服限tT，它們是金屬材料所固有的力學常數(shù)，它們的物理意義是：正斷抗力正斷抗力Sot：試件中的最大正應力達到：試件中的最大正應力達到Sot時，出現(xiàn)正斷，屬于脆時

6、，出現(xiàn)正斷，屬于脆性斷裂。性斷裂。剪切屈服限剪切屈服限tT：試件中的最大切應力達到：試件中的最大切應力達到tT時，材料屈服，出現(xiàn)塑時，材料屈服，出現(xiàn)塑性變形。性變形。剪斷抗力剪斷抗力tk：試件中的最大切應力達到試件中的最大切應力達到tk時，產(chǎn)生剪斷，屬于塑時，產(chǎn)生剪斷，屬于塑性斷裂。性斷裂。而外載荷在試件不同的截面上產(chǎn)生的最大正應力σmax和最大剪應力τmax及其她們的比值τmaxσmax與加載方式有關(guān)，例如：桿件受單軸拉伸時，σmax

7、作用在與載荷方向垂直的截面上；最大剪應力τmax作用在與載荷方向成45度角的截面上，并且，maxmax21???當圓棒受扭轉(zhuǎn)時，最大剪應力τmax作用在與中心軸垂直的截面上，而最大正應力σmax則作用在與中心軸成45度角的截面上。并且：τmax=σmax可見同一構(gòu)件、同樣大小的載荷用不同的方式加載它產(chǎn)生的最大正應力σmax和最大剪應力τmax的數(shù)值及比值τmaxσmax是不同的這些差別對材料的脆斷是有影響的這個就是看載荷造成的最大正應力