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第二章 材料的断裂强度

材料结构与性能

第二章

2.1固体的理论结合强度 2.2 材料的断裂强度

2.3 裂纹的起源与快速扩展 2.4 材料的断裂韧性

2.5显微结构对脆性断裂的影响 2.6无机材料强度的统计性质 2.7材料的硬度

第二章 材料的脆性断裂与强度

2.1固体的理论结合强度

无机材料的抗压强度约为抗拉强度的10倍。所以一般集中在抗拉强度上进行研究，也就是研究其最薄弱环节。

要推导材料的理论强度，应从原子间的结合力入手，只有克服了原子间的结合力，材料才能断裂。如果知道原子间结合力的细节，即知道应力-应变曲线的精确形式，就可算出理论结合强度。这在原则上是可行的，就是说固体的强度都能够根据化学组成、晶体结构与强度之间的关系来计算。但不同的材料有不同的组成、不同的结构及不同的键合方式，因此这种理论计算是十分复杂的，而且对各种材料都不一样。

为了能简单、粗略的估计各种情况都适应的理论强度，Orowan提出了以正弦曲线来近似原子间约束力随原子间距离X的变化曲线（见图2.1），得出

th sin

2 X

2-1

式中， th为理论结合强度； 为正弦曲线的波长。

第二章 材料的断裂强度

图2.1 原子间约束力与距离的关系 将材料拉断时，产生两个新表面，因此单位面积的原子平面分开所做的功应等于产生两个单位面积的新表面所需的表面能，材料才能断裂。设分开单位面积原子平面所做的功为w,则

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