機械性質與破壞

破壞韌性 K_IC = 50 MPa·√m 的鋼板承受200 MPa的拉伸應力。設形狀係數 Y = 1.0,使用 K = Yσ√(πa),發生破壞的臨界裂縫長度a最接近下列何者?

  1. A約20 mm
  2. B約62.5 mm
  3. C約80 mm
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正確答案:A. 約20 mm

由 K = K_IC 的條件得 a = (1/π)(K_IC/Yσ)²。K_IC/σ = 50/200 = 0.25 √m,因此 a = 0.25²/π = 0.0625/3.14 ≈ 0.0199 m,約20 mm。約62.5 mm 是忘了除以 π 的值,約80 mm 是沒有取2次方而算成 0.25/π 的錯誤。臨界裂縫長度與應力的2次方成反比,因此應力減半時,可容許的裂縫長度會變為4倍。將非破壞檢測能發現的裂縫大小與這個臨界值比較,就是損傷容許設計的思考方式。

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