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疲勞裂縫
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結構物在長時間承受交替負載下,因結構或材料瑕疵原因而產生的裂縫,稱為疲勞裂縫。在疲勞裂縫之裂縫面上,殘餘應力一般均不存在,利用此一特性,破裂力學實驗中,各種標準試片之製作均以此方式為主。
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裂縫形成
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材料或構件在鑄造或加工過程中,無可避免的會存在很多微小空洞、裂縫,當此微觀空洞、裂縫受外力作用時,慢慢會擴張而成為巨觀裂縫,此階段謂之裂縫形成。巨觀裂縫之定義通常以肉眼可看見者為判斷。
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裂縫驅動力
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含裂縫之物體,承受外加負載時,欲使裂縫產生延伸,則其能量釋放率G必須大於或等於裂縫阻抗R,此時之能量釋放率G亦稱之為裂縫驅動力。對於脆性與延性材料而言,由於裂縫阻抗R不同,故使其裂縫延伸時之臨界裂縫驅動力GC亦不相同。對脆性材料言,所需之臨界裂縫驅動力GC為定值,但對延性材料則臨界驅動力GC隨裂縫長度而改變。如圖所示。
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裂縫尖端開口位移
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含裂縫之物體,其裂縫尖端開口位移(CTOD),乃指裂縫開口位移(COD)(參見crack opening displacement)於裂縫尖端位置的值。即當x=a時之位移值,
1. 無塑性區產生,則CTOOD=0 2. 有塑性區產生,則 遠小於a。 |
慢速裂縫成長
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一含裂縫之延性材料,在外加負載作用下,當其能量釋放率G等於或大於裂縫阻抗R時,裂縫會繼續延伸增長。惟由於延性材料之裂縫阻抗R為一曲線分佈,故當裂縫成長一增量後,能量釋放率G便小於阻抗R,欲肯使裂縫成長,必須再加大負載。在此情況下之裂縫成長稱之為慢速裂縫成長。
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裂縫阻抗
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一含裂縫之物體於承受外加負載時,阻止裂縫延伸之阻力稱之為裂縫阻抗(R)。當能量釋放率G大於或等於裂縫阻抗R時,則裂縫會產生延伸現象。對於脆性材料言,其R值為一常數,但延性材料其R值隨著裂縫增長而變大,如圖所示(圖中Δα為裂縫延伸之長度)。
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不連續裂縫,不貫通裂縫
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一裂縫,並非百分之百貫穿,而含有裂開部分(crack part)與完整部分(intact part)者,如圖所示者,稱為一不連續裂縫或不貫通裂縫。
圖中 AB 為裂縫之全長;AC為裂開部分;CB為完整部分。若 AC 延伸至 B,則 AC=AB,此一裂縫就成為一連續裂縫或貫通裂縫。 |
邊緣裂縫
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結構組件在製造與使用過程中,無可避免的常常會產生如裂縫等缺陷。而在受力狀況下,於裂縫附近會有應力高度集中的現象,甚而造成結構體的破壞。由於裂縫在結構體內發生的位置不同對整體結構強度之影響亦有所差異。當裂縫存在於結構體表面之邊緣,一般稱此種裂縫為邊緣裂縫(edge crack)。由於邊緣裂縫之裂縫尖端另端銜接結構體自由表面(free surface),其破裂行為與存在於結構體內部之中央裂縫(center crack)並不相同。
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劈裂縫傳播
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劈裂縫是最脆的一種破裂型式,通常在結晶材料內最容易發生。當裂縫尖端的應力超過原子間之結合力時,則發生劈裂縫傳播。在每一個晶粒內的劈裂縫相當的平滑,如圖所示。因為相鄰晶粒排列的方向並非完全一致,因此在晶粒的邊界上劈裂縫亦會改變方向連續傳播,而繼續形成新的劈裂面。
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微裂縫成長
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微裂縫的成長與外加負載、溫度效應、局部應力及材料的微觀結構(如晶粒大小)有關,形態可分為穿晶破裂及晶界破裂。欲發生單晶穿晶破裂裂縫成長須滿足下列條件:
式中,σ為施加之標稱張應力;τ為標稱剪應力;τi為剪摩擦應力;d 為晶粒的一半大小;G 為剪彈性模數;而 rm 為微裂縫在單晶粒內裂縫延伸所作的功。晶界破裂,裂縫成長則發生於 式中,E 為楊格模數;v 為柏桑比;α為能使微裂縫停止成長之邊界間平均自由路徑長;rB為裂縫穿過晶粒邊界所作之功。 |
曾經查過此詞彙的人也經常查詢以下字詞:
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貓頭鷹博士