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破裂与失效的相关法则

  • 2021.12.28 14:13:47
  • 米思米
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模具零部件内部产生较大应力,导致零件分离成两个或多个部分的现象,称为断裂(rupture)。就金属材料而言,在大多数情况下,在断裂前会发生塑性变形,同时产生裂纹(crack)(注:通过淬火形成马氏体组织时,可能会发生脆性断裂,所以不能断定所有金属材料都是韧性材料)

通常,裂纹扩展而引起断裂的现象称为破裂(fracture)。此外,尽管尚未达到破裂,但如果发生一定程度的变形,也可能无法发挥目标功能,这一状态称为失效(failure)。

在抗拉强度测试等试验中,是测试和评估由单轴方向的力所引发的断裂强度,但在实际的塑料成型模具零件中,是从2轴方向或3轴方向受力导致失效或破裂。在考虑强度时,必须将复杂的合力纳入考量。

为了推算由实际的组合应力所引起的失效或破裂,目前已经提出了如下所示的各种理论。

1.    最大主应力理论 maximum principal stress theory

2.    最大应变理论 maximum principal strain theory

3.    最大剪应力理论 maximum shear stress theory

4.    总应变能理论 total strain energy theory

5.    剪应变能理论 shear strain energy theory, ditorsion energy theory

6.    内部摩擦理论 internal friction theory

7.    摩尔理论 hypothesis of Mohr

建议根据金属材料的类型和热处理的状态,确定上述理论中的哪一个最适用,并据此推算强度。

例如,曾经有文献表明,对于低碳钢,最大剪应力理论和剪应变能理论与扭转时的实验结果最为吻合,但对于铸铁,则是最大主应力理论与试验结果的吻合程度较好。

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