機械性質與破壞

以同一材料量測不同厚度板材的破壞韌性時,增加板厚,表觀破壞韌性 K_c 會如何變化?

  1. A板越厚塑性區越大,因此持續增加
  2. B為材料固有的常數,與板厚無關而保持固定
  3. C拘束增強而減少,並趨近平面應變的值 K_IC
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正確答案:C. 拘束增強而減少,並趨近平面應變的值 K_IC

薄板在板厚方向的拘束較弱(接近平面應力),裂縫尖端的塑性區大幅擴展而吸收較多能量,因此表觀破壞韌性 K_c 較高。板變厚時,板厚方向的變形受到拘束而成為平面應變狀態,塑性區變小,K_c 減少,在某一板厚以上會穩定在幾乎固定的最小值 K_IC。因此 K_IC 可視為材料常數,在設計中作為偏安全的值使用。在試驗規範中,為了使平面應變成立,要求足夠的板厚,其大小與 (K_IC/降伏應力)² 成正比。

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