微裂纹理论
微裂纹理论及其尺寸效应
摘要：实际材料中总是存在许多细小的裂纹或缺陷，在外力作用下，这些裂纹和缺陷附近产生应力集中和现象。当盈利达到一定程度时，裂纹开始扩展而导致断裂。所以断裂是裂纹扩展的结果。
关键词：Griffith能量平衡理论 尺寸效应
引言：
、、
（a） (b) （c）
图1Griffith裂纹扩展条件的导出
在图1（a）中，弹性体在外边界上受到外加载荷P的作用，此时系统总内能为Uａ；（b）所示情况与（a）相似，只是在弹性体中引进了一条2c的内裂纹。由于裂纹的引进，弹性体的柔顺性降低，因而在外加载荷P作用下，弹性体形状将发生微小变化。现在我们来研究图1（b）与图1（a）这两种状态下系统总内能的变化情况；首先，裂纹引进了新的表面，使系统的表面能增大了Us；其次，由于弹性体发生了微小变化，载荷的作用位置相应改变，相当于载荷对弹性体做了总量为W的功；最后，由于裂纹的引进，弹性体中储存的弹性应变能将增加UE.。于是状态（b）下系统总内能为UB=UA+(UE-W)+US (1.11)
现在假定在外加载荷P作用下，（b）中的裂纹扩展了一段微小的距离δc，成为如图（c）所示的状态。此时系统的总内能为
UC=UB+
尺寸效应：有人把石英玻璃纤维分成几段不同的长度，测其强度时发现，长度为12cm时，强度为275MPa；长度为0.6cm时，强度可达760MPa。这是由于试件长，含有裂纹的机会就多。其他形状试件也有类似的规律，大事件前度偏低，这就是所谓的尺寸效应。
下面就这个问题用一个简单的数学模型说明一下。
F F
作如下假定：假定每个环上只有一条微裂纹，且裂纹长度c1>C2>C3。由上述微裂纹理论我们得到裂纹扩展的临界应力为
σc=√
陶瓷中微裂纹产生的原因
陶瓷中微裂纹产生的原因
陶瓷中微裂纹产生的原因可以有以下几个方面：
1. 制造过程中的缺陷：在陶瓷制造的过程中，如果出现了不均匀的材料分布、过高的烧结温度或不均匀的热应力等问题，都有可能导致陶瓷中产生微裂纹。
2. 热应力：陶瓷在加热或冷却过程中会发生热应力，特别是突然的温度变化会导致陶瓷出现热应力，从而产生微裂纹。
3. 机械应力：陶瓷在使用过程中受到外界的力作用，例如撞击、挤压、折断等，都会产生机械应力，进而导致微裂纹的产生。
4. 相变：陶瓷中可能存在相变的现象，即材料内部的晶体结构发生变化。这种相变过程中，由于晶体结构的改变，会产生应力，导致微裂纹的发生。
5. 化学腐蚀：一些酸、碱等化学物质可以对陶瓷材料产生腐蚀作用，从而导致陶瓷中产生微裂纹。
综上所述，陶瓷中微裂纹的产生原因是多方面的，包括制造过程中的缺陷、热应力、机械应力、相变和化学腐蚀等。这些因素都可能对陶瓷材料的完整性和性能产生影响。
聚合物强增韧化机制及测量原理简介1
聚合物强增韧化机制及测量原理简介
聚合物的强韧化一直是高分子材料科学的重要研究领域，通过将有机或无机的大分子
或小分子材料，采用物理或化学的方法加入高分子基体中，提高力学及其它性能。自从上世
纪50年代首次提出聚合物的增韧理论，人们利用增韧的方法研发了大量新型高聚物材料，
性能较均聚物材料有很大提高。实际上聚合物增韧的根本问题就是通过引入某种机制，使材
料在形变、损伤与破坏过程中耗散更多的能量。
聚合物增韧经历了从弹性体到非弹性体增韧的过程，传统的增韧改性是以橡胶类弹性体
材料作为增韧剂，以适当方式分散到塑料基体中以达到增韧目的，如高抗冲聚苯乙烯
（HIPS），乙丙共聚弹性体增韧聚丙烯，粉末NBR增韧PVC等，但存在难以克服的问题，
如刚度、强度、热变形温度都有较大幅度降低，于是1984年国外首次提出了以非弹性体增
韧的新思想。这种方法可以在提高基体韧性的同时提高材料的强度、刚性和耐热性，且无加
工性能下降的不足，达到既增韧又增强的目的，克服了弹性体增韧出现的问题。
以增韧方法的发展为主线，介绍增韧剂从弹性体到非弹性体、从微米到纳米尺度变化，
对材料的强韧结构与性能的影响，并通过对其增韧后的力学性能、微观结构形态的分析，衍
生相应的的增韧机理。
脆性断面
韧性断面
图1- 1 典型脆-韧性材料的拉伸行为及断面形貌
§1 弹性体增韧
增韧机理的研究最早开始于上世纪50年代，人们从脆性基体与橡胶分散相所组成的物
理模型出发，围绕着橡胶相如何增韧机理而展开。纵观增韧理论的发展，它主要经历了微裂
纹理论、多重银纹理论、剪切屈服理论和银纹-剪切带理论等阶段。目前被人们较普遍接受
的是银纹-剪切带理论。随着增韧理念的发展，增韧理论由传统的定性分析进入了定量分析
的阶段，主要是Wu 提出了橡胶粒子增韧的T判据，建立了橡胶粒子增韧的逾渗模型，对增c韧理论的定量化研究提供了一个新的思路。
粒子与纤维增韧
橡胶粒子的变形与破裂
银纹与剪切带
浅析自冲铆接微裂纹的产生与发展论文
浅析自冲铆接微裂纹的产生与发展论文
浅析自冲铆接微裂纹的产生与发展论文
铆钉可用钢材或硬铝等制作，一般经热处理来适当提高其韧、硬度，这主要取决于被铆接材料特性如强度、硬度、厚度等。被铆接的材料常有钢板、铝板或铝合金、塑料、铜或铜合金、高分子材料及复合材料等，一般其硬度不能太高，否则铆钉将难刺穿上板料，若采用更高硬度的铆钉，但这样铆钉在刺入板料和张开时易开裂，且增大了刺入力。由于铆钉刺进板料时，板料内部强度、硬度、结构、相分布、原子结合力不均，晶粒、晶界性状不一等原因导致板料的铆钉孔孔壁有毛刺、微裂纹，这些将是导致自冲铆接失效的重要扩展源。
由于材料在成形时温度高低不是很均匀、化学成分也不可能非常均匀（如钢中的碳元素）、表面和内部散热不均、化学成分偏析或偏聚也不均匀等原因，可能导致多种晶体结构同时存在，不过可能有一种或几种结构为主，况且材料一般都是含有多种元素，则原子间作用力或键的作用力将不同，其对内、外界环境和作用载荷改变而应力的变化也不同，这也将导致最薄弱处出现微裂纹；每种结构、成分的机械性能（如硬脆度、强度等）和形状、结构就不同，受载时材料内部的微观部分的受力肯定不一样（如应力集中等）；那么由以上各原因，经过反复不断的受载则位错或微裂纹将在最薄弱处发生。
一般金属材料都是多晶体构成的，如果结晶时温度不太均匀、散热不均匀、冷却不均匀或其他添加元素、杂质干扰等情况，金属内可能出现两种或多种晶格，微观受载不均就位错增加而出现微裂纹。每种晶格分别存在一个个小晶体内，这样一些小晶体常排列方向各异，各小晶体间以不规则的、畸变的结构连接，形成晶界或亚晶界，晶界或亚晶界强度和硬度较高[17]，但其方向、排列、结构、强度等各异，且存在位错，在受到交变载荷、冲击载荷、循环载荷、受力不均匀、应力集中等情况时，由于变形不协调、不均匀或附加载荷等，相对较弱的晶界和亚晶界可能发生更大的位错，或小孔洞，甚至破裂成微裂纹；也可能因小晶体内的微观或显微局部强度不够，当载荷长时间作用时，某些小缺陷就不断扩展成微裂纹，然后微裂纹经很多次扩展就穿晶破裂。
HIPS合金的制备及工艺
HIPS合金的制备及工艺
摘要
综述了聚苯乙烯( PS) 的发展历史，用直接悬浮法进行接枝共聚制备橡胶增韧聚苯乙烯的方法，以及通用塑料、弹性体和工程塑料等共混改性高抗冲聚苯乙烯的方法。介绍了工业上HIPS的生产工艺，具体写出了生产所需的机械和生产的流程。同时概述了以高抗冲聚苯乙烯(HIPS)为中心的有关橡胶增韧机理的理论，包括微裂纹理论、多重银纹理论、剪切屈服理论、剪切带和银纹共存理论等。并且总结了界面性能、粒子尺寸、粒子间距及缠结密度等因素对橡胶/高分子共混体系性能的影响。
关键词：高抗冲聚苯乙烯；制备；增韧机理
Abstract
In the view of the development history of polystyrene (PS), the preparation
method of high-impact polystyrene (HIPS) and the modification method of HIPS.
Introduced the production process of HIPS in industry, and specifically wrote the
production of the required machinery and production process. Also summarized the
theory about the rubber toughening mechanism with HIPS as the center, including the
micro crack theory, multiple crazing theory, shear yielding theory, shear zone and
crazing coexistence theory and etc, and summarized the factors including interfacial
硅片亚表面微裂纹 纳米级
硅片亚表面微裂纹 纳米级
硅片亚表面微裂纹是指硅片表面下方出现的微小裂纹，其尺寸在纳米级别。这种微裂纹可能是由于硅片制备过程中的应力积累或者外部受力引起的。从多个角度来看，这种微裂纹可能会对硅片的性能产生影响。
首先，从材料性能的角度来看，亚表面微裂纹可能导致硅片的力学性能下降。微裂纹的存在会降低硅片的强度和韧性，从而增加了硅片在使用过程中发生断裂的风险。此外，微裂纹还可能会影响硅片的疲劳寿命，加速其老化过程。
其次，从器件制备和加工的角度来看，亚表面微裂纹可能会对硅片的加工性能和稳定性产生影响。在硅片的切割、研磨和蚀刻过程中，微裂纹可能会扩展和扩散，导致加工过程中的损伤和不均匀性，从而影响器件的性能和可靠性。
此外，从器件性能的角度来看，亚表面微裂纹可能会影响硅片上器件的电学特性和光学特性。微裂纹会导致局部应力集中和电场分布不均匀，从而影响器件的电子传输性能和光学性能，降低器件的性能和稳定性。
综上所述，硅片亚表面微裂纹在纳米级别的存在可能会对硅片的力学性能、加工性能、器件性能产生影响。因此，在硅片制备和加工过程中，需要采取相应的措施来减少亚表面微裂纹的产生，以提高硅片的质量和性能。
☆☆☆带微裂纹物体的有效断裂韧性
带微裂纹物体的有效断裂韧性1)
1)国家自然科学基金资助项目.
1996-11-12收到第一稿,1997-05-20收到修改稿.高蕴昕 余寿文 郑泉水 杨 卫
(清华大学工程力学系,北京100084)
摘要 按照等效介质的思想,引进有效表面能密度的概念,建立了带微裂纹物体有效断裂韧性
的公式.具体计算了微裂纹群分别平行和垂直于宏观裂纹两种情况的减韧比.表明微裂纹群在
产生应力屏蔽(或反屏蔽)效应的同时,也降低了材料的有效断裂韧性,减小了对宏观裂纹的
扩展阻力.
关键词 微裂纹损伤体,有效断裂韧性,有效表面能密度,正交各向异性,减韧比
引 言
微裂纹屏蔽效应是脆性材料的一种重要的增韧机制.Hoagland等人[1,2]最早发现屏蔽现
象,并用计算机模拟的方法定量研究了这一效应.细观力学方法通过研究宏观裂纹与其尖端附
近的一个或多个微裂纹的相互作用,考虑了微裂纹对宏观裂尖应力场的影响,直接计算出宏观
裂纹尖端的应力强度因子Ktip;此时,计算对象是宏观裂纹扩展的驱动力Ktip,而宏观裂纹
的扩展阻力仍然是基体材料的断裂韧性,衡量屏蔽效应只需Ktip就可以了.然而,这种直接计
算Ktip的方法是一个很复杂的问题.关于屏蔽效应细观研究的方法和成果,Kachanov[3]进行了
较为详尽的总结和评述.在连续损伤力学方法中(如Hutchinson[4],Evans[5]和Ortiz[6,7]等人
的工作),宏裂纹尖端的微裂纹损伤区被视为连续损伤的等效弹性介质,在建立了等效介质的
宏观本构关系后,通过J积分守恒,可以定量计算描述微裂纹屏蔽效应的所谓屏蔽比来衡量屏
蔽效应的影响有多大.这时,计算的对象仍然是考虑微裂纹效应的宏观裂纹驱动力及其受微裂
纹影响的驱动力降低,而未涉及宏观裂纹的扩展阻力.
宏观裂尖区域的微裂纹群减小了宏观裂纹扩展的驱动力,这是其影响的有利一面.辩证地
看待这个问题,我们就必然会注意到其影响的不利一面:微裂纹群使得宏观裂尖区的材料发生
复合材料总思考题和参考题答案
复合材料概论总思考题
—•复合材料总论
1. 什么是复合材料？复合材料的主要特点是什么？
① 复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。
② 1）组元之间存在着明显的界面；2）优良特殊性能；3）可设计性；4）材料和结构的统一
2. 复合材料的基本性能（优点）是什么？——请简答6个要点
（1）比强度，比模量高（2）良好的高温性能（3）良好的尺寸稳定性（4）良好的化学稳定性（5）良好的抗疲劳、蠕变、冲击和断裂韧性（6）良好的功能性能
3. 复合材料是如何命名的？如何表述？举例说明。4种命名途径
① 根据增强材料和基体材料的名称来命名，如碳纤维环氧树脂复合材料
② （1）强调基体：酚醛树脂基复合材料（2）强调增强体：碳纤维复合材料（3）基体与增强体并用：碳纤维增强环氧树脂复合材料（4）俗称：玻璃钢
4•常用不同种类的复合材料（PMC,MMC,CMC）各有何主要性能特点?
PMC MMC CMC（陶瓷基）
使用温度 60〜250°C 400〜600C 1000〜1500C
材料硬度 低 高 最高
强度 较高 较高 较高
耐老化性能 差 中 优
导热性能 差 好 一般
耐化学腐蚀性能 好 差 好
生产工艺难易程度 成熟 居中 最复杂
生产成本 最低 居中 最高
5. 复合材料在结构设计过程中的结构层次分几类，各表示什么？在结构设计过程中的设计层次如何，各包括哪些内容?3个层次
答：1、一次结构：由集体和增强材料复合而成的单层材料,其力学性能决定于组分材料的力学性能、相几何和界面区的性能；
二次结构：由单层材料层复合而成的层合体,其力学性能决定于单层材料的力学性能和铺层几何三次结构：指通常所说的工程结构或产品结构,其力学性能决定于层合体的力学性能和结构几何。
2、①单层材料设计：包括正确选择增强材料、基体材料及其配比，该层次决定单层板的性能；
② 铺层设计：包括对铺层材料的铺层方案作出合理安排，该层次决定层合板的性能；
聚合物增韧方法及增韧机理(1)
聚合物增韧方法及增韧机理*陈立新 蓝立文 王汝敏(西北工业大学化工系,西安市710072)
收稿日期:2000-07-03作者简介:陈立新女,1966年生,博士、讲师,已发表论文20余篇。* 先进复合材料国防科技重点实验室基金资助。 摘要 探讨了聚合物增韧方法及增韧机理,为材料的研制与开发提供新的思路和准则。关键词 增韧 机理 聚合物TougheningmechanismandmethodsofpolymerChenLixin LanLiwen WangRumin(Dept.ofChemicalEngineering,NorthwestUniversity,Xi.an710072)Abstract Thetougheningmechanismandmethodsofpolymerarediscussedindifferentaspects.Somenewideasandprinciplesarealsoprovidedforthedevelopmentofmaterials.Keywords Toughening Mechanism Polymer1 前言聚合物增韧一直是高分子材料科学研究的重要内容。最早采用弹性体来增韧聚合物,如通过橡胶增韧苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)树脂,制备了性能优良的ABS工程塑料;通过液体端羧基丁腈橡胶(CTBN)增韧环氧[1];端氨基丁腈(ATBN)增韧BM[2],提高了树脂的断裂韧性。但在提高韧性的同时,却使刚度、强度和使用温度大幅度降低。自20世纪80年代中期,人们开始讨论研究采用非弹性体代替橡胶增韧聚合物的新思路[3~6],先后获得了PC/ABS、PC/AS、PP/ABS刚性有机粒子增韧体系,以及热塑性树脂(PEI,PH,PES等)贯穿于热固性树脂(EP,BMI)网络中的增韧体系。但增韧效果受到分散相在基体中的分散质量和二者形成的界面层状况的影响。90年代初期又出现了用新型高分子材料)))热致性液晶聚合物来增韧热固性树脂。值得指出的是少量的热致性液晶聚合物的存在,与强韧的热塑性树脂相比,用量相当于热塑性树脂的25%~30%就可得到同样的增韧效果[7]。2 橡胶增韧机理211 橡胶增韧塑料机理所有橡胶增韧塑料的机理都是围绕断裂过程中能量的耗散途径及橡胶分散相的作用展开的,同时,增韧机理必须能够从材料微观结构出发对一些实验现象做出解释和相应的预测。(1) 微裂纹理论1956年,Mert[8]在解释HIPS拉伸过程中体积膨胀和应力发白现象时,首次提出橡胶增韧塑料理论)))微裂纹理论。认为共混材料在形变过程中,基体内部产生大量的微裂纹,橡胶粒子横跨于微裂纹的上下2表面之间,阻止微裂纹进一步扩展成裂纹。该理论将注意力集中在橡胶分散相本身,而忽视了裂纹周围基体的损伤在断裂过程中的作用。后来,Newman[9]计算了拉伸断裂过程中所耗散的断裂能量仅占总能量的10%,这说明微裂纹理论并没有真正揭示橡胶增韧的本质原因。(2) 多重银纹理论1965年Bucknall[10]根据观察到HIPS断裂过程中基体产生大量的银纹所提出的多重银纹理论指出:由于塑料与橡胶两相的泊松比不同,导致材料受冲击时,应力场不再均匀,橡胶粒子起到应力集中的作用,应力集中使橡胶粒子表面,尤其是其赤道附近具有诱发银纹的能力,银纹沿最大主应变平面生长;但银纹前锋处的应力集中低于临界值或遇到另一橡#22#聚合物增韧方法及增韧机理 ZHANJIE 2001,22(3)胶粒子时,银纹即会终止,防止银纹发展成为裂纹而使材料断裂,从而达到增韧效果。实质上银纹是由高分子微纤和空穴组成。通过实验测定银纹的微力学性质,已经对银纹上的应力分布建立了以下3个模型:Knight模型、V-H模型和Kramer模型[11],目前Kramer模型较好地符合实验的测定值,已广泛为人们所接受。通过对银纹本身应力分布的研究,有助于对银纹的引发、扩展、控制和终止过程的理解。(3) 剪切屈服理论Newman[12]等通过研究拉伸ABS试样中橡胶粒子的形变特征,提出了橡胶增韧作用来源于基质的剪切屈服过程,对于具有一定韧性的基体,剪切屈服这一过程尤为明显。Bucknall[13]通过对HIPS/PPO共混拉伸试样进行扫描电镜(SEM)观测,发现剪切带也途经橡胶粒子,表明它的产生也与粒子的应力集中有关。同时,还观测到很少有银纹是终止于相邻的橡胶粒子之上,而且银纹大多较短,由此可以认为银纹是被剪切带所终止的。在实际的橡胶增韧塑料试样拉伸过程中,由于剪切变形导致高分子的取向接近于拉伸方向,从而更利于银纹产生,所以可以认为,正是由于剪切带与银纹的这些相互作用,促使材料具有更好的增韧效果。212 橡胶增韧热固性树脂机理橡胶弹性体通常带有活性的端基(如羧基、羟基、氨基等)与热固性树脂中的活性基团(如环氧基、羟基等)反应形成嵌段。在树脂固化过程中,这些橡胶类弹性体段一般能从基体中析出,在物理上形成两相结构。这种橡胶增韧的热固性树脂的断裂韧性G1C比起未增韧的树脂有较大幅度的提高。在这种橡胶增韧的热固性树脂体系中,橡胶第2相的主要作用在于诱发基体的耗能过程,而其本身在断裂过程中被拉伸撕裂所耗之能一般占次要的地位。材料的断裂过程发生在基体树脂中,因此增韧最根本的潜力在于提高机体的屈服形变的能力。所以,正确地控制橡胶与热固性树脂体系中的相分离过程是增韧能否成功的关键[14]。3 刚性无机填料的增韧机理1988年,李东明、漆宗能在研究CaCO3增韧PP复合材料的断裂性中,用断裂力学分析能量耗散的途径,在国内首次提出了填充增强、增韧的新途径。无机粒子能否增强,与它在基体中的分散有关。当无机粒子均匀而个别地分散在基体中,无论无机粒子与基体树脂是否有良好的界面结合,都会产生明显的增韧效果。无机粒子在树脂中的分散程度与无机粒子的比表面积、表面自由能、表面极性、树脂的表面极性、无机粒子与树脂之间的化学作用、树脂的熔体粘度等有关。因此,要获得均匀分散的复合材料,要求无机粒子和树脂的表面自由能及极性要匹配,它们之间的相互作用要小,树脂的粘度也要小[15]。4 热塑性塑料的增韧机理热塑性塑料增韧热固性树脂机理主要是裂纹钉锚作用机理。由于热塑性树脂连续贯穿于热固性树脂之中,在这种半互穿网络中既存在热塑性树脂又存在热固性树脂网络,强韧的热塑性塑料作为第2相(刚性与基体接近),本身又有一定的韧性和较高的断裂伸长率,在体积分数适当时,就可以发生裂纹钉锚增韧作用。所以这种交联网络中既保持良好的韧性、低吸水性能,同时又保持了良好的耐化学品性和尺寸稳定性等[16~19]。5 液晶聚合物的增韧机理用热致液晶聚合物来增韧热固性树脂是90年代初期出现的一种新方法。它的增韧机理主要是热致液晶微纤在树脂基体中像宏观纤维一样,起到分枝裂纹、终止裂纹、增强增韧的目的。值得指出的是,少量的热致性液晶聚合物的存在,与强韧的热塑性塑料相比,质量分数只相当于热塑性塑料的25%~30%就可以得到同样的增韧效果,并且不降低材料的耐热性能和刚度。6 结束语目前,聚合物的增韧技术日臻成熟,已进入实用阶段。采用橡胶改性,韧性提高不多,耐热性却下降较多;刚性颗粒增韧存在着分散粒子与基体界面粘接性的问题;比较而言,热塑性塑料、热致液晶聚合物是优良的增韧剂,它们有着广阔的前景和潜力。我们在进行聚合物增韧改性时,应根据实际需要及性能要求,选择合适的方法。(下转第27页)#23#综 述 粘 接 2001,22(3)的涂胶辊及时带走,因此不会使基材因受热而变形;4)蝶翼型卫生巾用条状双面胶带 利用热熔胶喷嘴中的隙片剪裁,2面用胶分别为粘PE和粘无纺布的2种类型;5)医用布基胶带和PVC创口贴 目前布基带已批量生产,胶量既少粘性又高,还可用透气法涂布,不会引起皮肤过敏。PVC创口贴用热熔胶涂布具有明显优势,因为PVC中有增塑剂,传统工艺需用底胶,而热熔胶涂布则不用[12];6)随弃式心电监护仪皮外电极 该电极用无纺布胶贴粘在患者胸口上,时间长,要求不脱落且不导致过敏。现在上海各医院已逐步改用热熔涂布胶贴;7)磁性药贴 这是将医用磁粉撒在胶膜上制成的。要求胶不引起过敏、不溢胶,用堆积涂布工艺生产,目前上海曼格等单位在生产;8)透皮药贴[13] 由控释膜和涂有医用热熔压敏胶的基材组成。用于治疗心脏病、高血压以及戒烟、麻醉等,具有安全方便、有效治疗时间长的优点。目前我国湖北楚天、山东济南、广东珠海等地研制生产,而国外已批量生产;9)使用工作温度120e以下的医用胶,将中药材搅拌进压敏胶中制成膏药的研究正在进行中。7 结束语由于热熔压敏胶具有明显优点,正在以较快速度进入市场。除了SIS、SBS作弹性体外,丙烯酸酯、有机硅、无定形聚烯烃(APO)以及辐射固化型热熔压敏胶也均已投产[3],扩大了其应用领域。可以预计热熔压敏胶制品将继续保持快速发展。参考文献1 张在新,余永强,杜梦麟1中国胶粘剂工业的发展1中国胶粘剂2 张在新1热熔胶的现状与发展1中国胶粘剂,1994(1):473 王润珩,张瑞1热熔胶粘剂1粘接,1999,增刊:634 LiuZ.Hotmeltproducts.H.B.Fuller,19935 汪曼霞,等1中国生活用纸年鉴1北京:轻工业出版社,19996 TommyT.Hotmeltcoater&Applications.北京1国际无纺布在纺织行业中的应用展览会技术交流会,2000,57 崔汉生1热熔压敏胶涂布工艺及应用1上海国际热熔压敏胶技术交流会1上海科技年鉴,19948 福氵尺敬司1最新感压胶的技术动向与市场趋势1粘性胶带技术研讨会(13)1中国台湾,19989 崔汉生1热熔涂布技术在纺织品上的应用1北京国际无纺布在纺织行业中的应用展览会技术交流会1200010 崔汉生1热熔胶在生活用纸上的应用1生活用纸信息,1997(21)11 SimSiohchye.HotmeltPSAanditsindustrialapplica-tionsSll.199912 福氵尺敬司1胶带产品的用途及其发展动向1粘性胶带技术研讨会(13)1中国台湾,1998(编辑 李健民)(上接第23页)参考文献1 马蕊然,等1航空学报,1983,14(2):942 VarmaIK.JCompsMater,1986,20:753 芦田正.日本接着学会志,1993,29(3):14 冯小兵,李己明,金士九1高技术通讯,1995,5(5):435 JinS.J.MaterSci.Technol,1996,12:466 金士九,冯小兵1高技术通讯,1997,7(7):217 王惠民,益小苏1热固性树脂,1993,4:358 KnightAC.JPolymSci,1978,13:10939 NewmanS,StrellaS.JApplSci,1965,9:279710 BucknallRSmith.Polymer,1965,6:43711 AndrewsEH.DevelopmentsinPolymerFracture-1.London:AppliedSciencePublishersLtd,197912 YoffePhil.Mag,1951,42:73913 BucknallD,ClaytionWKeast.JMaterSci.1972,7:144314 ManzioneLM,GillhaamJK.JApplPolymSci.1981,26:90615 陈平,等1热固性树脂的增韧方法和增韧机理1热固性树脂,1996(2):4216 增汉民,麦堪成1复合材料学报,1987,4(1):4517 增汉民,章名秋1MakromolChem,1986,187:178718 王颖,韩笑族,范世霞,等1高分子学报,1991(4):40519 ZhengH.DieAngewandteMakromolChem.1986,143:25(编辑 李健民)#27#综 述 粘 接 2001,22(3)
第二章 材料的脆性断裂与强度
第二章 材料的脆性断裂与强度
§2．1 脆性断裂现象
一、弹、粘、塑性形变
在第一章中已阐述的一些基本概念。
1．弹性形变
正应力作用下产生弹性形变，剪彩应力作用下产生弹性畸变。随着外力的移去，这两种形变都会完全恢复。
2．塑性形变
是由于晶粒内部的位错滑移产生。晶体部分将选择最易滑移的系统(当然，对陶瓷材料来说，这些系统为数不多)，出现晶粒内部的位错滑移，宏观上表现为材料的塑性形变。
3．粘性形变
无机材料中的晶界非晶相，以及玻璃、有机高分子材料则会产生另一种变形，称为粘性流动。
塑性形变和粘性形变是不可恢复的永久形变。
4．蠕变：
当材料长期受载，尤其在高温环境中受载，塑性形变及粘性形变将随时间而具有不同的速率，这就是材料的蠕变。蠕变的后当剪应力降低(或温度降低)时，此塑性形变及粘性流动减缓甚至终止。
蠕变的最终结果：①蠕变终止；②蠕变断裂。
二．脆性断裂行为
断裂是材料的主要破坏形式。韧性是材料抵抗断裂的能力。材料的断裂可以根据其断裂前与断裂过程中材料的宏观塑性变形的程度，把断裂分为脆性断裂与韧性断裂。
1．脆性断裂
脆性断裂是材料断裂前基本上不产生明显的宏观塑性变形，没有明显预兆，往往表现为突然发生的快速断裂过程，因而具有很大的危险性。因此，防止脆断一直是人们研究的重点。
2．韧性断裂
韧性断裂是材料断裂前及断裂过程中产生明显宏观塑性变形的断裂过程。韧性断裂时一般裂纹扩展过程较慢，而且要消耗大量塑性变形能。
一些塑性较好的金属材料及高分子材料在室温下的静拉伸断裂具有典型的韧性断裂特征。
3．脆性断裂的原因
在外力作用下，任意一个结构单元上主应力面的拉应力足够大时，尤其在那些高度应力集中的特征点(例如内部和表面的缺陷和裂纹)附近的单元上，所受到的局部拉应力为平均应力的数倍时，此过分集中的拉应力如果超过材料的临界拉应力值时，将会产生裂纹或缺陷的扩展，导致脆性断裂。虽然与此同时，由于外力引起的平均剪应力尚小于临界值，不足以产生明显的塑性变形或粘性流动。因此，断裂源往往出现在材料中应力集中度很高的地方，并选择这种地方的某一个缺陷(或裂纹、伤痕)而开裂。
岩石微裂纹演化的分岔混沌与自组织特征
第２】卷第５期 ２００２年５月 岩石力学与工程学报 Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＲｏｃｋ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ２Ｉ（５）：６３５￣６３９ Ｍａｖ ２００２
岩石微裂纹演化的分岔混沌与自组织特征
尹光志代高飞万玲张东明魏作安
＜重庆大学资源及环境科学学院重庆４０００４４）
摘要在单向压缩应力状态下岩石微观断裂过程及微裂纹演化的试验研究结果的基础ｔ－．，采用现代非线性科学的分
岔、馄沌和白组织理论，对微裂纹生长和演化的分岔和混沌特性进行了研究，其结果表明，可以用Ｌｏｇｉ￣ｉｃ方程来描
述微裂纹生长和演化，因此，单向雎缩应力状态下岩石微观断裂过程及微裂纹演化具有分岔和混沌特性； 时对微
裂纹演化过程中．岩在在各个应力阶段的微裂纹数目和规模进行了研究，岩石微裂纹演化遵守幂律规则，具有白组
织特征。
关键词岩石微裂纹演化，分岔，混沌，白组织 分类号ＴＤ ３Ｉ３，Ｔｕ ４５２ 文蘸标识码Ａ 文章编号１０００－６９Ｉ ５（２００２）０５－０６３５・０５
１引言
岩石受载后的宏观断裂失稳和破坏与其变形时
内部微裂隙的分布以及微裂纹的产生、扩展和聚集
密切相关。要弄清岩石的宏观断裂破坏机制，必须
从岩石在各级应力状态下的微观裂纹发生、发展的
全过程入手，系统完整地研究断裂破坏性质的转化
的内在本质规律。由于岩石是一种十分复杂的地质
村料，其复杂性、模糊性、非线性和不确定性使得
传统的力学方法难以很好地应用１． 。而非线性动
力系统的分岔、混沌和自组织理论己渐渐开始应用
于许多非线性问题的研究中。文『３１研究了金属材料
微观损伤演化的分岔、混沌现象。１９９５年，文【４］
提出了金属材料微观损伤演化诱发突变的破坏模
式。本文根据单向应力状态下岩石微观断裂过程的
试验研究结果，采用非线性科学的分岔、混沌利自
组织理论对岩石微观断裂过程及微裂纹演化中的非
线性动力学特征进行一些探索性的研究。