
【化】 fracture toughness
断裂韧性(Fracture Toughness)是材料科学中描述材料抵抗裂纹扩展能力的核心参数,其英文对应词为“Fracture Toughness”。该指标通常以临界应力强度因子($K_{IC}$)表示,单位为MPa·√m。当材料内部存在裂纹时,断裂韧性决定了材料在承受载荷时是否会发生灾难性脆性断裂。
从工程应用角度,断裂韧性是评估材料可靠性的关键指标,尤其在航空航天、核电设备等安全敏感领域。例如,航空铝合金需满足ASTM E399标准中规定的断裂韧性测试要求,以确保结构完整性(来源:美国材料试验协会ASTM International)。研究显示,通过微观结构调控(如晶粒细化、第二相粒子弥散强化)可显著提升金属材料的断裂韧性(来源:《材料科学与工程学报》)。
在理论层面,断裂韧性可通过Griffith裂纹理论及Irwin修正公式推导:
$$
K_{IC} = sigma sqrt{pi a}
$$
其中$sigma$为临界应力,$a$为裂纹半长。该公式揭示了材料强度与缺陷尺寸之间的定量关系(来源:中国力学学会《工程断裂力学基础》)。
断裂韧性是材料抵抗裂纹扩展并防止脆性断裂的关键性能指标,综合搜索结果中的定义和特性,其核心解释如下:
断裂韧性指材料在存在裂纹或缺陷时,抵抗裂纹失稳扩展的能力。它反映了材料在断裂前吸收能量或承受塑性变形的能力。例如,高断裂韧性的材料即使存在微小裂纹,也能在较大外力下保持结构完整性。
断裂韧性临界应力强度因子公式为: $$ K_{IC} = Y sigma sqrt{pi a} $$ 其中,$Y$为几何修正因子,$sigma$为外加应力,$a$为裂纹尺寸。
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