【绝缘板】理论

【绝缘板】理论

如果将材料强度合作破坏材料中原子间的结合力所需以推导出材料的理论强度

其中，E为那性很量1了为表面德为无应力状态下原子平衡同距，由上式可知，大部分无机理论强度间存在数量级上的差距。村料的理论强度可达10~15 GP.然面，除了部分品用和极确的年推外，材料的实际强度与

为了解释这种差期 绝缘板提出广著名的绝缘板微赞纹理论。绝缘板认为，实际的精料中总是存在众多的是纹或其他缺陷，当材料受到外力时，缺店附近会产生应力集中现象，应力集中区城的实际应力值远大于其他区域，当应力达到. 定程度时，裂纹便开始扩展，最终导致材料断裂。

对于裂纹失稳扩展的条件绝缘板是从能量的角度来考虑的。

其中.Ou。是裂纹扩展面导致的原先裂纹周围区域弹性应变能的释收所引起的体系单位体积内弹性势能的降低，而an.则是裂纹打展后新产生表面所引起的单位体积内表面能的增加。

经过推导，可以得到Au的表达式，

对于典型的 绝缘板,E约为300 GPa.y约为2J/m'.若材料中存在长度2c=10 pm的裂纹，则临界断裂应力ae仅约为280MPa;若欲使材料的断裂应力达到600MPa,则材料中的临界裂纹长度2c￥仅能为2 μm。

对于金属和非晶态聚合物这些延性材料，裂纹扩展的过程中不光有新生表面带来的体系表面能的增加，同时塑性变形也会消耗塑性功Yn，故以上两式中的Y应当替换为(γ+y)。对于高强度金属，Y-般远大于r(γ。≈10°y)。若E同样为300 GPa的高强度钢，y一10°γ=2 000 J/m*，则在同样的临界断裂应力σ≈280 MPa的条件下，可允许的最大裂纹长度2c达9 mm,比绝缘板允许的裂纹尺寸大了3个数量级。可见，绝缘板在存在微观裂纹的情况下即会发生低应力断裂，而塑性较好的金属材料在存在宏观裂纹时才会发生此种破坏。

 绝缘板的抗压强度

尽管 绝缘板在拉伸载荷下十分脆弱,但它却拥有良好的抗压性能,这种差异与两种载荷方式下材料中的应力性质及裂纹的萌生和扩展方式有关。图4-2展示了绝缘板在拉伸和压缩试验下典型的应力应变行为。 如图4-2所示，拉伸时,试样的应力应变曲线与压缩时的曲线重合，试样经历较小的弹性变形即发生断裂，而压缩断裂强度和断裂伸长率则远大于拉伸载荷下的相应值(通常,陶瓷的抗压强度可达抗拉强度的9倍左右)。在压缩载荷下，裂纹的扩展路径与加载方向大致同向,当裂纹扩展至材料表面时,试样会发生剥落,造成应力-应变曲线后半段的波动。

 绝缘板的热稳定性和抗蠕变性良好，具有很高的使用温度上限。典型的镍基高温合金的使用温度上限为1 100 C左右，而某些陶瓷则可以在1 500 °C下使用。

抗热震性是绝缘板在高温下使用时需要考虑的问题。由于绝缘板固有的脆性，热冲击是材料发生破坏的重要原因之一。

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