《疲勞與斷裂力學(xué)平面應(yīng)變斷裂韌性測(cè)試技術(shù)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《疲勞與斷裂力學(xué)平面應(yīng)變斷裂韌性測(cè)試技術(shù)（38頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、 金屬材料的裂紋擴(kuò)展抗力稱(chēng)為斷裂韌度，線彈性斷金屬材料的裂紋擴(kuò)展抗力稱(chēng)為斷裂韌度，線彈性斷裂韌度表示為裂韌度表示為KIc，彈塑性斷裂韌度有，彈塑性斷裂韌度有JIc和和d dIc。 常規(guī)強(qiáng)度設(shè)計(jì)條件常規(guī)強(qiáng)度設(shè)計(jì)條件： ：安全系數(shù)。：安全系數(shù)。 斷裂力學(xué)設(shè)計(jì)條件斷裂力學(xué)設(shè)計(jì)條件：JIcnJJmaxISSnmaxSnKICInKKmaxdddnIcmaxI：安全系數(shù)。：安全系數(shù)。d,JKn 只要滿足小范圍屈服和平面應(yīng)變條件，斷裂韌度就不只要滿足小范圍屈服和平面應(yīng)變條件，斷裂韌度就不再與試樣或結(jié)構(gòu)的幾何形狀有關(guān)再與試樣或結(jié)構(gòu)的幾何形狀有關(guān)，而僅為材料的常數(shù)。它，而僅為材料的常數(shù)。它表征材料所固有的平面
2、應(yīng)變裂紋擴(kuò)展抗力。由于它代表了表征材料所固有的平面應(yīng)變裂紋擴(kuò)展抗力。由于它代表了實(shí)際結(jié)構(gòu)中最常見(jiàn)和最危險(xiǎn)的裂紋頂端約束情況，所以平實(shí)際結(jié)構(gòu)中最常見(jiàn)和最危險(xiǎn)的裂紋頂端約束情況，所以平面應(yīng)變斷裂韌度（面應(yīng)變斷裂韌度（Plane Strain Fracture Toughness）在安）在安全設(shè)計(jì)中有重要地位。全設(shè)計(jì)中有重要地位。 試樣的平面應(yīng)力和平面應(yīng)變狀態(tài)是對(duì)裂尖附近區(qū)域而試樣的平面應(yīng)力和平面應(yīng)變狀態(tài)是對(duì)裂尖附近區(qū)域而言的。言的。 裂尖的裂尖的K主導(dǎo)區(qū)是一個(gè)高應(yīng)力區(qū)，其周?chē)菑V大的低應(yīng)主導(dǎo)區(qū)是一個(gè)高應(yīng)力區(qū)，其周?chē)菑V大的低應(yīng)力區(qū)。力區(qū)。在在K主導(dǎo)區(qū)內(nèi)均為拉應(yīng)力主導(dǎo)區(qū)內(nèi)均為拉應(yīng)力。 K 主導(dǎo)區(qū)受主
3、導(dǎo)區(qū)受 x、y 二方向拉應(yīng)力作用將發(fā)生很大的二方向拉應(yīng)力作用將發(fā)生很大的z向收縮，向收縮，但低應(yīng)力區(qū)但低應(yīng)力區(qū)z向收縮很少，所以裂尖附近高應(yīng)力區(qū)內(nèi)沿向收縮很少，所以裂尖附近高應(yīng)力區(qū)內(nèi)沿 z向（板向（板厚）的收縮將受到其周?chē)鷱V大低應(yīng)力區(qū)的制約，處于厚）的收縮將受到其周?chē)鷱V大低應(yīng)力區(qū)的制約，處于平面應(yīng)變平面應(yīng)變狀態(tài)。狀態(tài)。故裂尖附近的材料處于三向拉伸應(yīng)力狀態(tài)下故裂尖附近的材料處于三向拉伸應(yīng)力狀態(tài)下。 但是在試樣表面處，因?yàn)榈窃谠嚇颖砻嫣帲驗(yàn)?，這兒的，這兒的 K 主導(dǎo)區(qū)處于主導(dǎo)區(qū)處于平面應(yīng)力平面應(yīng)力狀態(tài)。狀態(tài)。0z 如果試樣很薄，表面的平面應(yīng)如果試樣很薄，表面的平面應(yīng)力層占了主導(dǎo)地位，試樣就處
4、于平力層占了主導(dǎo)地位，試樣就處于平面應(yīng)力條件下了。這時(shí)測(cè)不出穩(wěn)定面應(yīng)力條件下了。這時(shí)測(cè)不出穩(wěn)定 正確的正確的KIc值。值。 如果試樣足夠厚（厚度如果試樣足夠厚（厚度 B 相對(duì)于相對(duì)于K主導(dǎo)區(qū)很大），在主導(dǎo)區(qū)很大），在厚度方向上平力區(qū)所占比例很小，裂紋前緣較大地區(qū)處于平厚度方向上平力區(qū)所占比例很小，裂紋前緣較大地區(qū)處于平面應(yīng)變狀態(tài)，這時(shí)可近似認(rèn)為試樣處在平面應(yīng)變條件下，才面應(yīng)變狀態(tài)，這時(shí)可近似認(rèn)為試樣處在平面應(yīng)變條件下，才可能測(cè)出穩(wěn)定的可能測(cè)出穩(wěn)定的KIc值。值。 測(cè)試的一般過(guò)程為：在試驗(yàn)機(jī)上得到裂紋開(kāi)始失穩(wěn)擴(kuò)測(cè)試的一般過(guò)程為：在試驗(yàn)機(jī)上得到裂紋開(kāi)始失穩(wěn)擴(kuò)展的臨界荷載值展的臨界荷載值Pq，代入相
5、應(yīng)的，代入相應(yīng)的 K 因子關(guān)系式，例如因子關(guān)系式，例如)(2/1wafBWPKI就求得條件斷裂韌度就求得條件斷裂韌度Kq，再檢驗(yàn)，再檢驗(yàn)Kq的有效性得的有效性得KIc。1、試樣的、試樣的 K 因子表達(dá)式因子表達(dá)式 取決于進(jìn)行斷裂韌度測(cè)試的試樣形狀。取決于進(jìn)行斷裂韌度測(cè)試的試樣形狀。 要把平板試樣拉斷，要求試驗(yàn)機(jī)噸位很大，所以現(xiàn)在已要把平板試樣拉斷，要求試驗(yàn)機(jī)噸位很大，所以現(xiàn)在已經(jīng)不再用平板試樣，而用三點(diǎn)彎曲、緊湊拉伸、圓片緊湊拉經(jīng)不再用平板試樣，而用三點(diǎn)彎曲、緊湊拉伸、圓片緊湊拉伸、伸、C 形緊湊拉伸（對(duì)管材，中國(guó)是拱形三點(diǎn)彎）等試樣。形緊湊拉伸（對(duì)管材，中國(guó)是拱形三點(diǎn)彎）等試樣。 這些這些試
6、樣的特點(diǎn)試樣的特點(diǎn)是：是：（1）韌帶（裂紋延長(zhǎng)線上裂紋尖端到試樣背表面的區(qū)域，）韌帶（裂紋延長(zhǎng)線上裂紋尖端到試樣背表面的區(qū)域， 是主承載區(qū)）處于彎曲狀態(tài)，故都是是主承載區(qū)）處于彎曲狀態(tài)，故都是彎曲型試樣彎曲型試樣。（2）它們都是）它們都是比例試樣比例試樣，長(zhǎng)寬高具有規(guī)定的比例。比例試，長(zhǎng)寬高具有規(guī)定的比例。比例試 樣的厚度加大時(shí)，所有尺寸都成比例增大。樣的厚度加大時(shí)，所有尺寸都成比例增大。 根據(jù)根據(jù)“GB4161-84金屬材料平面應(yīng)變斷裂韌度試驗(yàn)方金屬材料平面應(yīng)變斷裂韌度試驗(yàn)方法法”的規(guī)定，的規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)三點(diǎn)彎曲試樣標(biāo)準(zhǔn)三點(diǎn)彎曲試樣的的Kq表達(dá)式為：表達(dá)式為：)(2/3WafBWSPKqq2/3
7、222/1)/1)(/21 (2)/7 . 2/93. 315. 2)(/(99. 1 )/(3)(WaWaWaWaWaWaWaf Pq臨界荷載，臨界荷載，B試樣厚度，試樣厚度，S跨距，跨距，W試樣寬試樣寬度，度，a裂紋長(zhǎng)度。裂紋長(zhǎng)度。 標(biāo)準(zhǔn)緊湊拉伸試樣標(biāo)準(zhǔn)緊湊拉伸試樣的表達(dá)式為：的表達(dá)式為：)(2/1WafBWPKqq2/3443322)/1 ()/6 . 5/72.14/32.13/64. 4886. 0)(/2()(WaWaWaWaWaWawaf Pq臨界荷載，臨界荷載，B試樣厚度，試樣厚度，W試樣寬度，試樣寬度，a 裂裂紋長(zhǎng)度。紋長(zhǎng)度。 這兩種試樣的這兩種試樣的Kq值，都是用值，都是用
8、邊界配位方法邊界配位方法計(jì)算得到的。計(jì)算得到的。 GB416184中還給出了中還給出了C形拉伸試樣形拉伸試樣和和圓形緊湊拉伸試樣圓形緊湊拉伸試樣的表達(dá)式。的表達(dá)式。2、確定、確定Pq和和a 有了有了Kq表達(dá)式，只需測(cè)得試樣在其裂紋發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展時(shí)表達(dá)式，只需測(cè)得試樣在其裂紋發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展時(shí)的臨界狀態(tài)荷載的臨界狀態(tài)荷載Pq和當(dāng)時(shí)裂紋長(zhǎng)度和當(dāng)時(shí)裂紋長(zhǎng)度a，代入相應(yīng)的，代入相應(yīng)的K因子表達(dá)因子表達(dá)式，便可算得式，便可算得Kq。現(xiàn)在先確定?，F(xiàn)在先確定Pq，這要分三種情況討論。，這要分三種情況討論。 對(duì)試樣加載，記錄加載過(guò)程的對(duì)試樣加載，記錄加載過(guò)程的 P-V（外載（外載裂紋嘴張開(kāi)裂紋嘴張開(kāi)位移）曲線，三種
9、情況的位移）曲線，三種情況的 P-V 曲線如圖。曲線如圖。 GB4161-84中規(guī)定中規(guī)定： 在在 P-V 曲線中作一過(guò)原點(diǎn)的射線，使其斜率比曲線中作一過(guò)原點(diǎn)的射線，使其斜率比PV曲線曲線初始直線段的斜率初始直線段的斜率 P/V 減小減小 5% ，此射線與，此射線與 P-V 曲線將有曲線將有一個(gè)交點(diǎn)。一個(gè)交點(diǎn)。 （1） 如果在交點(diǎn)左邊的如果在交點(diǎn)左邊的 P-V 曲線上有極大點(diǎn)，則該點(diǎn)對(duì)應(yīng)曲線上有極大點(diǎn)，則該點(diǎn)對(duì)應(yīng) 的的P 值就是值就是Pq值。值。（2） 除了情況（除了情況（1）以外，交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的）以外，交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的P值就是值就是Pq值。值。 裂紋長(zhǎng)度裂紋長(zhǎng)度 a的測(cè)定必須在試樣的斷口上進(jìn)行。的測(cè)定
10、必須在試樣的斷口上進(jìn)行。裂紋長(zhǎng)度裂紋長(zhǎng)度a的表達(dá)式為的表達(dá)式為)( 43231aaaa國(guó)標(biāo)對(duì)國(guó)標(biāo)對(duì)a1、a2、a3、a4、a5 的的測(cè)量均勻度還有一些規(guī)定。測(cè)量均勻度還有一些規(guī)定。3、Kq的有效性檢驗(yàn)的有效性檢驗(yàn) Pq稱(chēng)為條件臨界荷載，因?yàn)檫@個(gè)值不一定有用，即它稱(chēng)為條件臨界荷載，因?yàn)檫@個(gè)值不一定有用，即它代入代入K因子表達(dá)式求出的因子表達(dá)式求出的Kq不一定是材料的有效值。要使不一定是材料的有效值。要使Kq 就是就是KIc，必須滿足，必須滿足2個(gè)條件。個(gè)條件。 （1）1.1maxqPP 這是為了保證線彈性條件和平面應(yīng)變條件的措施之一，這是為了保證線彈性條件和平面應(yīng)變條件的措施之一，但但 1.1
11、這個(gè)值是約定的。這個(gè)值是約定的。 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng) B 不足時(shí)不足時(shí)Kq偏小而偏小而Kmax偏大，但偏大，但KIc總在總在Kq和和Kmax之間。因此，如規(guī)定之間。因此，如規(guī)定Kmax/Kq（即（即Pmax/Pq）1.1使得二使得二者相差不過(guò)者相差不過(guò)10%，則測(cè)得的，則測(cè)得的KIc的誤差就不會(huì)超過(guò)的誤差就不會(huì)超過(guò)10%。因此。因此為保證為保證KIc精度，要求精度，要求1.1 。（2） 尺寸要求尺寸要求： B , a ,（W-a） 2)(5 .2SqK 裂紋長(zhǎng)度要求：裂紋長(zhǎng)度要求： ，這是小范圍屈服條件。，這是小范圍屈服條件。2)(5 . 2SqKa 韌帶尺寸（韌帶尺寸（W-a）要求：）
12、要求：2)(5 . 2)(SIKaW 厚度要求：厚度要求： 和和2)(5 . 2SIKB 這也是經(jīng)驗(yàn)性的，基本點(diǎn)是厚度應(yīng)比塑性區(qū)尺寸大一這也是經(jīng)驗(yàn)性的，基本點(diǎn)是厚度應(yīng)比塑性區(qū)尺寸大一個(gè)數(shù)量級(jí)，才能保證裂尖前緣有個(gè)數(shù)量級(jí)，才能保證裂尖前緣有90%處于平面應(yīng)變狀態(tài)。處于平面應(yīng)變狀態(tài)。2)(5 . 2SIKB2)(61SIyKryyrrB5015由由得得 這時(shí)平力區(qū)只占這時(shí)平力區(qū)只占 B 的的 10% 以下，平變區(qū)占以下，平變區(qū)占 B 的的 90% 以上。保證了測(cè)試試驗(yàn)的平面應(yīng)變條件。以上。保證了測(cè)試試驗(yàn)的平面應(yīng)變條件。 當(dāng)滿足了（當(dāng)滿足了（1）、（）、（2）這二個(gè)條件時(shí)：）這二個(gè)條件時(shí)：ICqKK
13、 對(duì)金屬材料來(lái)說(shuō)，即使在平面應(yīng)變條件下，裂紋開(kāi)始擴(kuò)對(duì)金屬材料來(lái)說(shuō)，即使在平面應(yīng)變條件下，裂紋開(kāi)始擴(kuò)展（啟裂）并不一定試樣就會(huì)立即失穩(wěn)斷裂。這是因?yàn)樵诹颜梗▎⒘眩┎⒉灰欢ㄔ嚇泳蜁?huì)立即失穩(wěn)斷裂。這是因?yàn)樵诹鸭y前端存在塑性區(qū)。裂紋擴(kuò)展要產(chǎn)生塑性變形，會(huì)導(dǎo)致材料紋前端存在塑性區(qū)。裂紋擴(kuò)展要產(chǎn)生塑性變形，會(huì)導(dǎo)致材料加工硬化，必須要增大外載，裂紋才會(huì)繼續(xù)擴(kuò)展。這種擴(kuò)展加工硬化，必須要增大外載，裂紋才會(huì)繼續(xù)擴(kuò)展。這種擴(kuò)展就叫就叫穩(wěn)態(tài)擴(kuò)展穩(wěn)態(tài)擴(kuò)展，或，或慢擴(kuò)展慢擴(kuò)展。但當(dāng)荷載繼續(xù)增加達(dá)到某一臨界。但當(dāng)荷載繼續(xù)增加達(dá)到某一臨界點(diǎn)后，即使荷載不再增加，裂紋也能自動(dòng)向前擴(kuò)展直到斷裂點(diǎn)后，即使荷載不再增加，裂紋也能自
14、動(dòng)向前擴(kuò)展直到斷裂。 應(yīng)用斷裂力學(xué)測(cè)定材料的應(yīng)用斷裂力學(xué)測(cè)定材料的KIc是一個(gè)難點(diǎn)。是一個(gè)難點(diǎn)。K 有效要求：有效要求： 1 . 1maxqPP25 . 2)(sICKaWaB、MPaMPamKsIC1600,6421mmKsIC45 . 22mmSWB32:8:4:則則這一尺寸要求，對(duì)于高強(qiáng)度鋼，是容易達(dá)到的。這一尺寸要求，對(duì)于高強(qiáng)度鋼，是容易達(dá)到的。例如，某鋼例如，某鋼其三點(diǎn)彎曲試樣取其三點(diǎn)彎曲試樣取即可。即可。MPaMPamKsIC400,12621mmKsIC2505 . 22則則但對(duì)于但對(duì)于低強(qiáng)高韌鋼低強(qiáng)高韌鋼，則很難達(dá)到試樣尺寸要求。，則很難達(dá)到試樣尺寸要求。例如，某鋼，例如，某鋼
15、，但是由于這類(lèi)鋼廣泛用于大型電站設(shè)備，其部件處于平面應(yīng)但是由于這類(lèi)鋼廣泛用于大型電站設(shè)備，其部件處于平面應(yīng)變狀態(tài)，需用變狀態(tài)，需用KIc進(jìn)行斷裂分析，所以迫切需要解決進(jìn)行斷裂分析，所以迫切需要解決KIc的測(cè)的測(cè)定方法。定方法。mSWB2:5 . 0:25. 0:其三點(diǎn)彎曲試樣：其三點(diǎn)彎曲試樣：這樣大尺寸的試樣制造和實(shí)驗(yàn)都十分困難。這樣大尺寸的試樣制造和實(shí)驗(yàn)都十分困難。 1974年年 Landes 和和 Beglay 提出用小試樣（比常規(guī)斷裂力提出用小試樣（比常規(guī)斷裂力學(xué)試樣小一個(gè)數(shù)量級(jí)）測(cè)定材料學(xué)試樣小一個(gè)數(shù)量級(jí)）測(cè)定材料KIc的想法。這個(gè)創(chuàng)造性的的想法。這個(gè)創(chuàng)造性的設(shè)想使設(shè)想使J積分理論具有
16、了實(shí)際的意義，并使低強(qiáng)高韌鋼積分理論具有了實(shí)際的意義，并使低強(qiáng)高韌鋼KIc 試試樣小型化有了可能。樣小型化有了可能。 用小試樣在用小試樣在EPFM（彈塑性）范圍內(nèi)測(cè)出的（彈塑性）范圍內(nèi)測(cè)出的JIc與與LEFM（線彈性）范圍的（線彈性）范圍的JIc相同，這樣就可用相同，這樣就可用EPFM內(nèi)的內(nèi)的JIc由下式由下式換算出換算出KIc EKJICIC2為什么可以從為什么可以從J的測(cè)試而得到的測(cè)試而得到K呢？呢？Landes-Beglay 的觀點(diǎn)是：的觀點(diǎn)是： 但是但是K與與J是二個(gè)不同的概念：是二個(gè)不同的概念：KIc是裂紋擴(kuò)展是裂紋擴(kuò)展D Da=2%a時(shí)的時(shí)的裂尖應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度臨界值；裂尖應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度臨界
17、值；JIc是裂紋啟裂時(shí)裂尖應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)強(qiáng)度是裂紋啟裂時(shí)裂尖應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)強(qiáng)度臨界值。因此只能說(shuō)從工程角度看，這種近似是可取的。臨界值。因此只能說(shuō)從工程角度看，這種近似是可取的。彈塑性裂尖場(chǎng)的推導(dǎo)本與彈塑性裂尖場(chǎng)的推導(dǎo)本與J無(wú)關(guān)，為什么要與無(wú)關(guān)，為什么要與J相聯(lián)系呢？相聯(lián)系呢？ 其目的是通過(guò)其目的是通過(guò)J的形變功定義測(cè)出的形變功定義測(cè)出JIc，從而導(dǎo)出裂紋擴(kuò)展，從而導(dǎo)出裂紋擴(kuò)展判據(jù)。例如，由判據(jù)。例如，由J的形變功定義，可以得出三點(diǎn)彎曲試樣的的形變功定義，可以得出三點(diǎn)彎曲試樣的)(2awBUJ式中式中 U：恒位移條件下的形變功，：恒位移條件下的形變功，W：試樣寬度，：試樣寬度，a：裂紋長(zhǎng)：裂紋長(zhǎng)度，度
18、，B：試樣厚度。：試樣厚度。 試驗(yàn)過(guò)程中由于試樣不斷，裂紋何時(shí)啟裂不易確定，目前試驗(yàn)過(guò)程中由于試樣不斷，裂紋何時(shí)啟裂不易確定，目前多采用多采用多試樣法多試樣法，將所得數(shù)據(jù)點(diǎn)外推，找到啟裂時(shí)的，將所得數(shù)據(jù)點(diǎn)外推，找到啟裂時(shí)的JIc。 多試樣法的要點(diǎn)是：多試樣法的要點(diǎn)是： 加工一組（加工一組（5個(gè)）幾何形狀完全相同（個(gè)）幾何形狀完全相同（a 也一樣）的試樣也一樣）的試樣，分別加載到不同撓度，分別加載到不同撓度 ，使各試樣的裂紋擴(kuò)展量，使各試樣的裂紋擴(kuò)展量 各不各不相同。用氧化法或二次著色法使穩(wěn)定裂紋擴(kuò)展區(qū)相同。用氧化法或二次著色法使穩(wěn)定裂紋擴(kuò)展區(qū) 留印，然留印，然后壓斷試樣，量出后壓斷試樣，量出
19、。又由記錄儀求出對(duì)應(yīng)的。又由記錄儀求出對(duì)應(yīng)的 ，再換算，再換算為為 ，從而在，從而在 圖上作得一系列點(diǎn)，由這些點(diǎn)回歸求出圖上作得一系列點(diǎn)，由這些點(diǎn)回歸求出一條擬合曲線，就得到了一條擬合曲線，就得到了 J 阻力曲線阻力曲線（ Curve）。）。DaDaDiaDiUiJaJRJ 將此曲線外推到將此曲線外推到 =0 處，得到的是否就是啟裂時(shí)的處，得到的是否就是啟裂時(shí)的J 值呢？不是。因?yàn)樵诹鸭y真正開(kāi)始擴(kuò)展之前，還有一個(gè)裂值呢？不是。因?yàn)樵诹鸭y真正開(kāi)始擴(kuò)展之前，還有一個(gè)裂尖鈍化（塑性變形）過(guò)程。所以從尖鈍化（塑性變形）過(guò)程。所以從 O 點(diǎn)開(kāi)始有一條鈍化直點(diǎn)開(kāi)始有一條鈍化直線，其方程為線，其方程為 ，鈍
20、化線和，鈍化線和 J 阻力曲線的交阻力曲線的交點(diǎn)才是點(diǎn)才是 。aDaJbSD)(iJ 當(dāng)實(shí)驗(yàn)得到的當(dāng)實(shí)驗(yàn)得到的 值滿足值滿足J控制條件時(shí)控制條件時(shí)iJICiJJ 方法的用途有：方法的用途有：i）作為一種判據(jù)，評(píng)價(jià)冶金因素，熱）作為一種判據(jù)，評(píng)價(jià)冶金因素，熱處理和焊接的影響，選擇材料。處理和焊接的影響，選擇材料。ii）確定一種材料用于某一）確定一種材料用于某一服役條件是否適當(dāng)。服役條件是否適當(dāng)。iii）對(duì)）對(duì) 作保守估計(jì)。作保守估計(jì)。 測(cè)定測(cè)定 的中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)是的中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)是GB2038-91，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)是，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)是ASTM E813-02。 方法不適用于具有極高撕裂抗力的高延性、韌性材方法不適用于具
21、有極高撕裂抗力的高延性、韌性材料，因?yàn)檫@種材料實(shí)際撕裂引起的裂紋擴(kuò)展與嚴(yán)重的裂紋料，因?yàn)檫@種材料實(shí)際撕裂引起的裂紋擴(kuò)展與嚴(yán)重的裂紋頂端鈍化混在一起而區(qū)分不開(kāi)。頂端鈍化混在一起而區(qū)分不開(kāi)。 CJCJCKCJ 由由 J 積分預(yù)計(jì)積分預(yù)計(jì) ，應(yīng)注意兩個(gè)前提，應(yīng)注意兩個(gè)前提 （1）要對(duì)）要對(duì) 試驗(yàn)的大試樣和試驗(yàn)的大試樣和 J 積分試驗(yàn)的小試樣的積分試驗(yàn)的小試樣的斷裂機(jī)制，特別是啟裂機(jī)制有所了解。斷裂機(jī)制，特別是啟裂機(jī)制有所了解。 （2）要明確）要明確 中臨界點(diǎn)或條件值的含義：中臨界點(diǎn)或條件值的含義： 代表完全脆斷或啟裂后立即失穩(wěn)，它是在斷口上代表完全脆斷或啟裂后立即失穩(wěn)，它是在斷口上看不出有裂紋擴(kuò)展痕
22、跡時(shí)的斷裂韌度。而看不出有裂紋擴(kuò)展痕跡時(shí)的斷裂韌度。而 代表緩慢穩(wěn)代表緩慢穩(wěn)定裂紋擴(kuò)展的起始點(diǎn)，這時(shí)裂紋不會(huì)立即失穩(wěn)。定裂紋擴(kuò)展的起始點(diǎn)，這時(shí)裂紋不會(huì)立即失穩(wěn)。CKCKCKCKCJ 的測(cè)定大多采用三點(diǎn)彎試樣。的測(cè)定大多采用三點(diǎn)彎試樣。 直接測(cè)量裂紋尖端張開(kāi)位移很困難，現(xiàn)行試驗(yàn)規(guī)范都直接測(cè)量裂紋尖端張開(kāi)位移很困難，現(xiàn)行試驗(yàn)規(guī)范都是采用韌帶地區(qū)鉸鏈模型的變形特征，用試樣裂紋嘴處的是采用韌帶地區(qū)鉸鏈模型的變形特征，用試樣裂紋嘴處的張開(kāi)位移來(lái)間接換算裂紋尖端張開(kāi)位移張開(kāi)位移來(lái)間接換算裂紋尖端張開(kāi)位移 ，其表達(dá)式為，其表達(dá)式為 ICdId)()(2)1 (00022awrazvawrEKpsIpeIdd
23、d)()(2)1 (00022awrazvawrEKpsIpeIddd式中：式中：r 是旋轉(zhuǎn)因子，英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)是旋轉(zhuǎn)因子，英國(guó)標(biāo)準(zhǔn) DD-19-79 規(guī)定為規(guī)定為 0.4，我國(guó)，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) GB2358-94 規(guī)定為規(guī)定為 0.44。 是裂紋嘴張開(kāi)位移中的塑性是裂紋嘴張開(kāi)位移中的塑性部分，在部分，在 P-V 曲線上得到，其余參數(shù)的意義見(jiàn)圖。曲線上得到，其余參數(shù)的意義見(jiàn)圖。pv 在試驗(yàn)中需確定開(kāi)裂點(diǎn)，開(kāi)裂點(diǎn)對(duì)應(yīng)的在試驗(yàn)中需確定開(kāi)裂點(diǎn)，開(kāi)裂點(diǎn)對(duì)應(yīng)的 就是就是 ，這有三種方法：這有三種方法： 如果在如果在 P-V 曲線上可以看到突變，則由曲線上可以看到突變，則由 P-V 曲線求得曲線求得突變點(diǎn)的突變點(diǎn)的 ，算出，算出 。 用電位法、電阻法、聲發(fā)射法監(jiān)測(cè)開(kāi)裂，由開(kāi)裂時(shí)對(duì)用電位法、電阻法、聲發(fā)射法監(jiān)測(cè)開(kāi)裂，由開(kāi)裂時(shí)對(duì)應(yīng)的應(yīng)的 P 得得 ，算出，算出 。 用阻力曲線法求用阻力曲線法求 ，過(guò)程與，過(guò)程與 曲線法差不多。曲線法差不多。 是用光學(xué)方法在斷口上測(cè)得的。是用光學(xué)方法在斷口上測(cè)得的。IdICdpvICdICdICdpvRJa
疲勞與斷裂力學(xué)平面應(yīng)變斷裂韌性測(cè)試技術(shù)
