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(xué)金屬成型加工系姜?jiǎng)?019829第1頁(yè)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(jì)中是用屈服強(qiáng)度來(lái)確定材料的許用應(yīng)力。[σ]=σsn，n1：安全系數(shù)。設(shè)計(jì)的強(qiáng)度條件為：σ≦[σ]一般認(rèn)為結(jié)構(gòu)在許用應(yīng)力以下工作就不會(huì)產(chǎn)生塑性變形更不會(huì)產(chǎn)生斷裂，然而實(shí)際情況并非如此，常常有些結(jié)構(gòu)會(huì)在

2、應(yīng)力遠(yuǎn)低于屈服強(qiáng)度的情況下發(fā)生斷裂，長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐使人們認(rèn)識(shí)到，上述強(qiáng)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(méi)有引起人們的重視，但是在焊接結(jié)構(gòu)得到廣泛應(yīng)用以來(lái)，脆斷事故比以前明顯增多了，這是因?yàn)樵诤附咏Y(jié)構(gòu)的應(yīng)用初期，人們對(duì)它的特點(diǎn)沒(méi)有深刻的認(rèn)識(shí)，沒(méi)有按照他的規(guī)律辦事，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上沒(méi)有考慮焊接結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，只是把原來(lái)的結(jié)構(gòu)型式原封不動(dòng)地改為焊接，把鉚釘改為焊縫，這是

3、不行的，因?yàn)橛行┙Y(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(dǎo)致脆斷事故的上升，脆斷事故的增加，給人民的生命財(cái)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(wèn)題終于被提到議事日程上來(lái)了。講到這里，大家對(duì)研究脆斷的意義應(yīng)該有了一些認(rèn)識(shí)，為了加深這個(gè)認(rèn)識(shí)，我們給大家介紹幾起國(guó)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(guó)的自由輪：、美國(guó)的自由輪：在二次

4、大戰(zhàn)期間，美國(guó)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(méi)。2、比利時(shí)的橋梁：、比利時(shí)的橋梁：在二次大戰(zhàn)期間，比利時(shí)在阿爾拜特運(yùn)河上建了50座橋，在之后不長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，前后有十多座發(fā)生了脆斷事故，而且斷裂時(shí)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(xué)金屬成型加工系姜?jiǎng)?019829第3頁(yè)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(gè)區(qū)域組成，脆性斷口：晶粒狀，表面平齊，與正應(yīng)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(yīng)力狀態(tài)的影響、應(yīng)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(xué)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(yīng)力達(dá)到：試件中的最大正應(yīng)力達(dá)到Sot時(shí)，出現(xiàn)正斷，屬于脆時(shí)

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(yīng)力達(dá)到：試件中的最大切應(yīng)力達(dá)到tT時(shí)，材料屈服，出現(xiàn)塑時(shí)，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(yīng)力達(dá)到試件中的最大切應(yīng)力達(dá)到tk時(shí)，產(chǎn)生剪斷，屬于塑時(shí)，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(yīng)力σmax和最大剪應(yīng)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(shí)，σmax

7、作用在與載荷方向垂直的截面上；最大剪應(yīng)力τmax作用在與載荷方向成45度角的截面上，并且，maxmax21???當(dāng)圓棒受扭轉(zhuǎn)時(shí)，最大剪應(yīng)力τmax作用在與中心軸垂直的截面上，而最大正應(yīng)力σmax則作用在與中心軸成45度角的截面上。并且：τmax=σmax可見(jiàn)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(yīng)力σmax和最大剪應(yīng)力τmax的數(shù)值及比值τmaxσmax是不同的這些差別對(duì)材料的脆斷是有影響的這個(gè)就是看載荷造成的最大正應(yīng)力