• 第二个字母表示裂纹 扩展方向
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试样尺寸
• 尺寸相对于试验材料的性能应满足一定的限制条件，使试样满足平面应 变及小范围屈服的力学条件时，才能获得该材料的稳定的KIC值。
• 试样厚度B的要求是满足平面应变的条件之一。 • 裂纹长度a要求是保证线性弹性断裂力学所要求的小范围屈服所必须的。 • 韧带宽度(w-a)的大小，既能影响小范围屈服，又能影响包围塑性区的广
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分别以柔度与裂纹长度 为坐标轴作出柔度-裂 纹长度的关系曲线。
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在图解法中常将柔度表 达式改写成无量纲形式 Nhomakorabea P BW
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二 平面应变断裂韧性KIc的测试原理
1 试验原理
• 用试验的材料制成一定形状和尺寸的试样，在试样上制备 出相当于缺陷的裂纹，然后对试样进行加载。由于试样及 其裂纹的形状、尺寸和加载方式以及断裂部位都是预先确 定的，所以其应力场强度因子KI的表达式也是确定的。
3. 理论探索和验证性实验。例如，压力容器与管 道的全尺寸爆破试验、大型焊接结构接头的断 裂实验等。
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Related specifications
BS 7448 Parts 1-4 Fracture Mechanics Toughness Tests BS 6729 Determination of the Dynamic Fracture Toughness of Metallic Materials BS 7910 Guide on Methods for Assessing the Acceptability of Flaws in Metallic Structures
ASTM E1820-09 Standard Test Method for Measurement for Fracture Toughness
ASTM E1823-09 Technology Relating to Fatigue and Fracture Testing
ASTM E1921-09
大弹性范围的大小。
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裂纹制备
• 引发裂纹的切口一般采用线切割加工， 其宽度一般为0.12mm，切口顶端的尖裂 纹可在高频拉伸疲劳试验机上预制。
• 控制好疲劳载荷，裂纹长度a应在0.45～ 0.55W之间。
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3 试验方法
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紧凑拉伸试验
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确定临界载荷Pq
• 过原点o作一割线，该割线的斜率比P-V曲线中直线部分的斜率低 5有 图 上 曲％1的还线2，I点有-，3该(的大cI割)I中载于就线曲属P荷与5的线于均P载Ⅲ这低-V荷中种于曲，即情P线5，则为形的则取这。交取其种点裂中情为纹最形P5失高；，稳的如若扩载果在展荷在交的为交点条P点P55，件以P5如以载前图前荷P-V在P(aq曲=)P、P-线V5(，曲b上)如中线所
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2 试件
• 三点弯曲试样SENB（Single edged notched bend specimen） • 紧凑拉伸试样CT（Compact tension specimen） • C形拉伸试样 • 圆形紧凑拉伸试样 • 单边缺口拉伸试样（Single edged notched tension specimen） • 宽板试样（curved wide plate testing）
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三点弯曲试样SENB
• 三点弯曲试样具有易于加工和便于加载的优点
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紧凑拉伸试样CT
• 紧凑拉伸试样则有节省材料的好处
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C形拉伸试样和圆形紧凑拉伸试样
• C型拉伸试样和圆型紧凑拉伸试样分别适用于 管材和棒材的试验
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取样和标记
• 第一个字母表示裂纹 面的法线方向
• 在加载过程中，用测试仪器连续地记录载荷增加及裂纹扩 展情况的P-V曲线(V为裂纹嘴张开位移)。将曲线上表明裂纹 失稳扩展的临界状态的载荷Pq及试样断裂后测出的预制的 裂纹深度a，代入应力场强度因子的表达式求出裂纹失稳扩 展的临界KI值并记为Kq。
• 然后再依据一些规定判断Kq是不是平面应变状态下的KIC， 如果Kq不符合判别的要求，则仍不是KIC，需要增大试样尺 寸重新试验，直到测出材料的KIC值。
•GB 2038-1991 金属材料延性断裂韧度 JIc试验方法 •GB/T 21143-2007 金属材料准静态断裂韧度的统一试验方法
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一 G的力学标定
多试件法
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制备一组试样使其具有 相同的外形尺寸，但其 中的裂纹长度各不相同 。在弹性范围内作出每 个试样的载荷-位移(曲 线。
Standard Test Method for Determination of Reference
Temperature, T0, for Ferritic Steels in the Transition
Range
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Related specifications
•GB 4161-1984 金属材料平面应变断裂韧度KIc试验方法 •GB 2358-1980 裂纹张开位移(COD)试验方法
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Related specifications
ASTM E399-09 Standard Test Method for Plane Strain Fracture Toughness of Metallic Materials
ASTM E1290-09 Standard Test Method for Crack-Tip Opening Displacement (CTOD) Fracture Toughness Measurement
06断裂韧性的测试原理详解
第六章 断裂韧性的测试原理
齐俊林
断裂力学实验内容
1. 材料性能的测试，即材料破坏与裂纹扩展的内 在条件。例如，平面应变断裂韧度、临界张开 位移、临界J积分、疲劳裂纹扩展速率、蠕变 裂纹扩展速率、动态断裂韧度以及应力腐蚀临 界应力强度因子等。
2. 裂纹尖端能量场和应力应变场参数的实验标定 。例如，应力强度因子的实验标定、J积分的 实验标定等。