首页 理论教育 航空材料实际构件断口宏观分析结果

航空材料实际构件断口宏观分析结果

时间:2023-08-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:以上主要介绍了几种常见的典型宏观断口,但实际构件受力状态复杂,断裂原因也是多方面的,因此宏观断口形貌也比较复杂。而纯剪切断裂的断口与最大切应力方向平行,但纤维区的宏观平面与最大正应力方向垂直。

航空材料实际构件断口宏观分析结果

以上主要介绍了几种常见的典型宏观断口,但实际构件受力状态复杂,断裂原因也是多方面的,因此宏观断口形貌也比较复杂。譬如,在交变应力作用下会产生疲劳断裂,宏观断口上常围绕疲劳源区形成一些同心圆,称为“贝纹线”,它是疲劳断口的主要宏观特征;又如,由于氢分子聚合而造成的氢脆断裂,在宏观断口上出现雪片状的“白点”。在观察宏观断口时,必须首先寻找这些特征,以确定断裂性质。

1.断口特征的判据

分析实际构件的宏观断口时,主要从以下几方面分析其特征与性质。

(1)观察断口是否存在放射花样或人字纹 放射花样或人字纹表征裂纹在该区不稳定、快速扩展的轨迹,沿着人字纹尖顶,可找到裂纹源位置;同时根据放射区与纤维区的相对比例,可大致估计断裂性质,放射区或人字纹区所占比例越大,则脆性断裂越明显。

(2)观察断口是否存在弧形线 在裂纹扩展过程中,由于应力状态变更,断裂方式改变以及裂纹扩展速度明显变化时,其裂纹扩展前沿线就会在断口上留下弧形线痕迹。疲劳断口上的同心圆就是这种弧形线,找到了同心圆弧线,就可朝着圆心方向找到疲劳源。

(3)观察断口的粗糙程度 实际断口的表面是由许多小断面所构成的,这些小断面的大小、曲率半径以及相邻小断面间的高度差,决定了整个断面的表面粗糙度。不同材料、不同断裂方式,其表面粗糙度大不相同。断口越粗糙,表明韧性纤维断裂所占比例越大;反之,断口细平、多光泽,则解理断裂所占比例大。

(4)观察断口的光泽与颜色 断口暗灰色表明裂纹扩展过程中塑性变形大,若断裂过程中断面间存在相对摩擦或受到氧化、腐蚀等作用时,断面上的腐蚀产物及颜色会发生很大变化。

(5)观察断口与最大正应力方向的交角 脆性断裂时,断口与最大正应力方向垂直。而纯剪切断裂的断口与最大切应力方向平行,但纤维区的宏观平面与最大正应力方向垂直。

2.裂纹源的确定(www.xing528.com)

实际构件或试样的裂纹源,一般根据试样几何形状、应力状态、宏观断口特征来确定。

1)对于圆形截面零件或试样由于过载引起的断口,其纤维区常常是裂纹源所在的位置。而放射花样逆指向纤维区或裂纹源具有圆环脊状花样的纤维区,其裂纹源总是在最内层的中心区。

2)对于矩形或板状构件,顺着人字纹顶尖所指的方向或放射花样逆向追溯到裂纹源和纤维区。

3)对于缺口试样,裂纹源产生于缺口根部,而且呈现多源,因此首先应在断口的缺口径向边缘处寻找裂纹源。

4)对于疲劳断口,疲劳源总是起始于缺口、沟槽、孔角等几何形状不连续的应力集中处,以及材料内部的夹杂、空洞等缺陷处。当零件经表面强化或其他镀层处理后,裂纹源会出现在材料的次表面上,因此首先应在断口上寻找上述易出现裂纹源的区域,然后根据断口上的一些特征花样,如放射花样、贝纹线等来确定裂纹源的具体位置。

5)疲劳断口表面若有贝纹线,则沿着贝纹线发展的逆向,可找到疲劳源。若断口上还有放射区,则沿着放射花样的逆向,可追溯到疲劳区并确定疲劳源的位置。

裂纹源位置确定后,裂纹扩展的宏观方向即可随之确定。一般情况下,指向源区的反方向就是裂纹宏观扩展方向。例如,放射线发散方向、与疲劳弧线相垂直的放射状条纹的发散方向等。从微观上来判断,与疲劳条带相垂直的方向及扇形或羽毛状花样的发射方向即为疲劳裂纹局部扩展方向等。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈