分享材料失效的類型與機理

結(jié)構(gòu)力學的一個最重要的任務之一，就是防止設計的結(jié)構(gòu)“失效”。失效的形式有很多，最常見有：靜態(tài)失效、疲勞，江蘇容大作為專業(yè)的第三方檢測平臺，失效分析也是經(jīng)常做的試驗，下面我們就跟隨江蘇容大的小編一起看看失效的具體形式吧！

靜態(tài)失效

靜態(tài)失效是指，材料隨的載荷超過了“極限強度”。

極限強度本質(zhì)是一個“應力值”，因此，微觀地講，當材料中某一點處的主應力值大于極限強度時，該點處的材料就已經(jīng)開始靜態(tài)失效了。

為什么會有極限強度這種東西?我們學過材料力學的同學了解，材料作拉伸測試可以得到應力應變曲線——

脆性材料(紅)和塑性材料(藍)的拉力試驗

圖中紅線與藍線分別代表兩類材料。“x”符號的位置就表示“極限強度”。

對于脆性材料(紅線)，應力達到極限強度時，直接斷裂，比如玻璃就是典型的脆性材料。

(一般來說，脆性材料都不太抗拉，也就是說極限強度一般不大)

對于塑性材料(藍線)，達到圖中所示的屈服極限后，發(fā)生較大的形變，但是不斷裂，直至達到極限強度才斷裂。

關于應力應變曲線，有非常有趣和易于記憶的解讀——

理解材料力學：應力應變曲線——自我提升之四大階段

思考一個有趣的問題：結(jié)構(gòu)中有一點達到了極強強度，是不是結(jié)構(gòu)就一定會失效呢?

也不完全對。許多情況下，某些點發(fā)生了斷裂，常常是由于裝配精度過低，導致該部分“受到了超過它本來所要承擔的任務量”，以至于斷裂，但其它結(jié)構(gòu)也會順勢補充上來，承擔更多的受力。比如鋼索橋梁，一根鋼索的斷裂往往是因為調(diào)試失誤，將該鋼索過分預緊了，而它的斷裂并不會導致橋梁倒塌，而是由其它鋼索補位。

疲勞失效

是不是結(jié)構(gòu)不超過極限強度就OK了呢?不僅不是，而且這種想法往往會很危險!因為結(jié)構(gòu)失效最主要的形式，其它是——“疲勞”!不僅人容易疲勞，材料也會!

疲勞失效中，很有可能受到的應力都“遠小于極限強度”!但是，這個應力可不一般，它是“循環(huán)應力”，凡事一上周期性與頻率扯上關系就不簡單!

循環(huán)載荷

材料疲勞三階段：

在多次循環(huán)作用下，材料損傷在微觀層面不斷發(fā)展，直到形成宏觀裂紋。

在每次循環(huán)中，宏觀裂紋都會不斷增長，直至達到臨界長度。

當出現(xiàn)裂紋的組件無法繼續(xù)承受峰值載荷時，就會發(fā)生斷裂。

后面兩階段一般劃到“斷裂力學”中研究，我們常說的“疲勞”常常僅指第一階段——小裂紋到大裂紋。

另外，外加載荷可不能保證都是像上面那樣規(guī)律，還可能是隨機性的，這又增加了分析難度。

以上就是江蘇容大為大家總結(jié)的材料失效類型與機理，對于失效分析，江蘇容大有著先進的設備以及專業(yè)的技術人員，如果您有相關的檢測需求，歡迎前來咨詢！