裂纹偏转学术资讯 - 科技工作者之家

裂纹偏转（Crack deflection）是指裂纹在材料中呈锯齿状的扩展现象。复合材料中裂纹发生偏转的主要原因有：基体与强化相弹性模量的差异、界面效应或热错配产生的内应力的影响，特别是内应力的不均匀性和界面等与裂纹的相互作用。

定义裂纹扩展过程中扩展方向发生变化称为裂纹偏转1。由于裂纹偏转而导致的材料断裂韧性提高称为裂纹偏转增韧。在两相或多相材料中第二相粒子的存在也会导致裂纹偏转。与单相材料中的沿晶裂纹扩展过程相比较，两相材料中的裂纹偏转情况更为复杂一些。这种复杂性来自许多方面,如第二相粒子的几何特征、第二相粒子的各种物理的或化学的性能、第二相粒子与基体间弹性形变与热膨胀的失配程度等，特别是两相间的弹性形变与热膨胀失配往往以另一种更为重要的方式表现出来，即材料在制作、加工过程中形成的残余内应力；在裂纹扩展过程中,这些残余内应力将与外加应力场叠加，进而改变材料的表观断裂表面能。

产生原因复合材料中裂纹发生偏转的主要原因有；基体与强化相弹性模量的差异、界面效应或热错配产生的内应力的影响,特别是内应力的不均匀性和界面等与裂纹的相互作用。如图所示，在主裂纹尖端产生微裂纹时，微裂纹会与主应力轴垂直，随后微裂纹间又可能形成连接。在这种场合，断裂后可以观察到裂纹的偏转，并使强度和断裂韧性发生变化。

裂纹偏转增韧原理裂纹在材料中呈锯齿状扩展的模式如图所示，分为倾转模式和扭转模式两类。裂纹偏转使断裂韧性提高的原因主要是由于裂纹以锯齿状扩展时表面积增多。在这种场合下，裂纹偏转的角度是一个重要的参数。如图5.65所示,图a中Ao→Bo→Co的路径，即使经过Ao→A1→C1+Co的锯齿状或者是像图b所示经过更为复杂的路径，其表面积是相同的。裂纹偏转引起韧化的主要原因在于随着路径变为锯齿状，实际的表面积增加。同时，伴随着裂纹的扩展,尖端应力场分布变化，而从微观上讲断裂已成为混合模式。