9.1 簡介 9.2 破壞之基礎 9.3 延性破壞 9.4 脆性破壞 9.5 破壞力學原理 9.6 陶瓷的脆性破壞 第 9 章 材料的破壞 9.1 簡介 9.2 破壞之基礎　 9.3 延性破壞　 9.4 脆性破壞 9.5 破壞力學原理 9.6 陶瓷的脆性破壞 9.7 高分子的破壞 9.8 衝擊破壞試驗 9.9 循環應力(疲勞破壞) 9.10 S – N 曲線 9.11 高分子材料的疲勞 9.12 裂紋起始與成長 P.01

第 9 章 材料的破壞 9.13 影響疲勞壽命的 因素 9.14 環境的影響 9.15 廣義的潛變行為 9.16 應力和溫度的影響 第 9 章 材料的破壞 9.13 影響疲勞壽命的 因素 9.14 環境的影響　 9.15 廣義的潛變行為　 9.16 應力和溫度的影響 9.17 數據外推法 9.18 高溫用合金 9.19 陶瓷和高分子材料的 潛變 P.02

學習目標 描述延性和脆性破壞模式的裂紋成長機構。 解釋為何脆性材料的強度比理論計算值低得多。 利用 (a) 簡單的敘述及 (b) 方程式，定義破壞韌性及定義方程式中的所有參數。 簡單解釋為何相同的陶瓷材料和試片，其破壞強度值通常分散不均。 簡單描述龜裂現象。 說出並描述兩種衝擊破壞試驗的名稱和方法。 定義疲勞，並說明疲勞發生的條件。 P.03

從某材料的疲勞圖決定 (a)（在某一特定應力大小下的）疲勞壽命，(b)（在某一特定循環次數下的）疲勞強度。 定義潛變，並說明潛變發生的條件。 從某材料的潛變圖決定 (a) 穩態潛變速率，和 (b) 破斷壽命。 P.04

9.2 破壞之基礎 簡單破壞是指一個物體在低溫下（相對於熔點），受到施加靜態應力（即應力為常數或隨時間緩慢改變），分裂為兩個或更多的碎片。 對工程材料而言，依據材料發生塑性變形的能力將其分類，有兩種可能的破壞模式：延性（ductile）和脆性（brittle）。延性材料在破壞之前通常出現高能量吸收的大量塑性變形，而脆性材料的破壞幾乎沒有塑性變形，只有低能量吸收。 P.06

9.3 延性破壞 破斷面上大量的塑性變形，就是延性破壞的證據。受到拉伸時，高度延性金屬破斷面會頸縮至一點；杯錐形破壞面則屬於中等延性。 延性材料的裂紋是穩定的（沒有增加外在應力即不會生長），由於不是突然及災難性的破壞，所以這種破壞模式較能接受。 P.07

9.4 脆性破壞 脆性破壞藉著快速的裂紋生長，在幾乎沒有變形的情況下就發生了。裂紋的運動方向幾乎是垂直於施加的拉伸應力，產生出一個相當平坦的破斷面。 斷面上可見山形紋和脊線紋路，這些紋路也指出裂紋生長的方向。 P.11

9.8 衝擊破壞試驗 衝擊試驗方法 Impact Testing Techniques 衝擊試驗所選擇的條件常是可能發生破壞的最嚴重狀況，那就是 (1) 在相對低溫下變形，(2) 高應變速率（即變形速率），和 (3) 三軸應力狀態（可藉著凹痕的存在辦到）。 衝擊試驗方法 Impact Testing Techniques 有兩種標準試驗法 ，夏比氏（Charpy）和艾氏法（Izod），至今仍被用來測量衝擊能（impact energy），有時稱為凹痕韌性（notch toughness）。 P.17

9.9 循環應力 疲勞（Fatigue）是結構體承受動態及變動應力後的一種破壞型態，在此情況下，材料可能低於降伏強度的應力下發生破壞。 施加應力在本質上可能是軸向的（拉伸－壓縮）、折彎的（彎曲）或是扭力的（扭轉）。 一般來說，有三種可能的不同變動應力－時間模式。第一種形式為隨時間有規則和正弦波型；第二種形式，為重覆應力循環（repeated stress cycle）；第三種形式，應力大小和頻率不規則地變動。 P.25

9.10 S－N 曲線 疲勞是施加應力隨時間變動而產生的一種常見突然破壞形式。試驗數據常繪成應力與發生破壞所需循環數的對數關係圖。 對許多金屬和合金而言，隨著破壞循環次數的增加，應力不斷地減小，疲勞強度（fatigue strength）和疲勞壽命（fatigue life；Nf）用來表示這些材料的疲勞性質。 另一方面，對於其它金屬和合金，在某一個點之後，其應力不再下降，而變成與循環次數無關，這一類材料則以疲勞限（fatigue limit）來表示其疲勞性質。 P.29

9.13 影響疲勞壽命的因素 影響疲勞壽命的因素： (1) 平均應力 (2) 表面作用 可用來延長疲勞壽命的方法有： (1) 減低平均應力大小， (2) 消除尖銳的表面中斷， (3) 以拋光改進表面狀況， (4) 以珠擊法在表面造成殘留壓應力， (5) 以滲碳或氮化進行表面硬化。 P.32

9.15 廣義的潛變行為 材料在溫度 0.4Tm 以上承受一固定負荷（或應力）而產生隨時間改變的塑性變形，稱為潛變。一條典型的潛變曲線（應變對時間）通常分為三個不同的區段：過渡潛變（或第一期）、穩態潛變（或第二期）和第三期潛變。曲線上可獲得重要的設計參數，包括穩態潛變率和破斷壽命。 P.35

9.18 高溫用合金 影響金屬潛變特性的因素有許多種，包括熔點、彈性模數和晶粒大小。一般來說，凡是熔點愈高、彈性模數愈大及晶粒愈大的材料，其抗潛變能力就愈好。 不鏽鋼和超合金特別能夠抵抗潛變，也常應用於高溫下。 P.39

第9章結論 應了解延性破壞與脆性破壞的特徵有何不同。 衝擊試驗的試驗方法有哪兩種？ 何謂延性與脆性轉換？哪一種結構的材質會有明顯的延性與脆性轉換？ 何謂疲勞破壞？ 影響疲勞破壞的因素有哪些？如何延長疲勞壽命的因素有哪些？ 何謂潛變現象？ 謝謝大家的專心！！ P.40