何为断裂韧性？它在材料的强度设计中有何作用和意义?

Question

何为断裂韧性？它在材料的强度设计中有何作用和意义?静韧性、冲击韧性、断裂韧性、三者的物理意义？提高材料韧性方法？希望可以有详细点的答案。。。再次谢谢各位了！

Answer 1

断裂韧性
广义的断裂韧性，表征材料的断裂特性[21]。在断裂力学基础上建立起来的材料抵抗裂纹扩展断裂的韧性性能称为断裂韧性。断裂韧性与其它韧性性能一样，综合反映了材料的强度和塑性，在防止低应力脆断选用材料时，根据材料的断裂韧性指标，可以对构件允许的工作应力和裂纹尺寸进行定量计算。因此，断裂韧性是断裂力学认为能反映材料抵抗裂纹失稳扩展能力的性能指标，对构件的强度设计具有十分重要的意义。
金属在挤压成形时，如果工艺参数选用不当，往往导致组元金属的韧性断裂.
K1c的测试与常规的力学性能测试相比，要复杂些，因此人们总是希望从已知的常规力学性能数据，能预测出K1c来。为了解K1c的本质，K1c是否为材料独立的力学性能指标，必须寻找K1c和其它基本力学性能间的关系。
断裂韧性测量系统/对于韧性断裂，一般认为，在一临界距离l0*的范围内其应变达到了某一临界应变值就发生断裂。

Answer 2

冲击韧性（冲击值）ak
工程上常用一次摆锤冲击弯曲试验来测定材料抵抗冲击载荷的能力，即测定冲击载荷试样被折断而消耗的冲击功Ak，单位为焦耳（J）。 而用试样缺口处的截面积F去除Ak，可得到材料的冲击韧度（冲击值）指标，即ak=Ak/F，其单位为kJ/m2或J/cm2。 因此，冲击韧度ak表示材料在冲击载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。ak值的大小表示材料的韧性好坏。 一般把ak值低的材料称为脆性材料，ak值高的材料称为韧性材料。 ak值取决于材料及其状态，同时与试样的形状、尺寸有很大关系。ak值对材料的内部结构缺陷、显微组织的变化很敏感，如夹杂物、偏析、气泡、内部裂纹、钢的回火脆性、晶粒粗化等都会使ak值明显降低；同种材料的试样，缺口越深、越尖锐，缺口处应力集中程度越大，越容易变形和断裂，冲击功越小，材料表现出来的脆性越高。因此不同类型和尺寸的试样，其ak或Ak值不能直接比较。 材料的ak值随温度的降低而减小，且在某一温度范围内，ak值发生急剧降低，这种现象称为冷脆，此温度范围称为“韧脆转变温度（Tk）”。
断裂韧性
表征材料阻止裂纹扩展的能力，是度量材料的韧性好坏的一个定量指标。在加载速度和温度一定的条件下，对某种材料而言它是一个常数。当裂纹尺寸一定时，材料的断裂韧性值愈大，其裂纹失稳扩展所需的临界应力就愈大；当给定外力时，若材料的断裂韧性值愈高，其裂纹达到失稳扩展时的临界尺寸就愈大。
二者没有必然联系，也没有逻辑对应关系。
提高材料韧性方法？要看是什么材料了，金属、塑料等等都是不一样的。有的可以通过添加金属来提高，如通过添加金属提高钕铁硼永磁材料韧性的方法。有的通过热处理提高50CrMo材料冲击韧性的方法。有的加入碳纤维提高韧性。等等，不一而足。

Answer 3

表征材料阻止裂纹扩展的能力，是度量材料的韧性好坏的一个定量指标。在加载速度和温度一定的条件下，对某种材料而言它是一个常数。当裂纹尺寸一定时，材料的断裂韧性值愈大，其裂纹失稳扩展所需的临界应力就愈大；当给定外力时，若材料的断裂韧性值愈高，其裂纹达到失稳扩展时的临界尺寸就愈大。
断裂韧性－－指材料阻止宏观裂纹失稳扩展能力的度量，也是材料抵抗脆性破坏的韧性参数。它和裂纹本身的大小、形状及外加应力大小无关。是材料固有的特性，只与材料本身、热处理及加工工艺有关。是应力强度因子的临界值。常用断裂前物体吸收的能量或外界对物体所作的功表示。例如应力-应变曲线下的面积。韧性材料因具有大的断裂伸长值，所以有较大的断裂韧性，而脆性材料一般断裂韧性较小。
冲击韧性－－工程上常用一次摆锤冲击弯曲试验来测定材料抵抗冲击载荷的能力，即测定冲击载荷试样被折断而消耗的冲击功Ak，单位为焦耳（J）。
冲击韧度指标的实际意义在于揭示材料的变脆倾向
静韧性: ——材料从承载到破坏所消耗的能量，一般用单位体积的能量来度量。 几何意义：在应力-应变图上就是应力-应变曲线与应变轴所包围的面积。
物理意义：反映材料强度和塑性的综合指标。