材料斷裂韌性的測(cè)定

1、材料斷裂韌性 的測(cè)定 ICK一、實(shí)驗(yàn)的目的由于理想的均勻連續(xù)性材料在工程中是不存在的，實(shí)際構(gòu)件總是不可避免地帶來有夾渣、裂紋和劃痕等缺陷，這些缺陷在使用的過程中將逐漸發(fā)展成為裂紋。因此本實(shí)驗(yàn)的目的在于研究實(shí)際含裂紋構(gòu)件抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的能力，測(cè)出構(gòu)件的斷裂韌度 找出其中規(guī)律及原因，了解該材料的斷裂韌性與強(qiáng)韌性的關(guān)系。ICK二、實(shí)驗(yàn)原理裂紋擴(kuò)展的3種基本形式：張開型（）裂紋擴(kuò)展、滑開型（）裂紋擴(kuò)展、撕開型（）裂紋擴(kuò)展1、性彈性體的裂紋尖端部位的應(yīng)力、應(yīng)變場(chǎng)強(qiáng)度可以用強(qiáng)度因子 來描述。當(dāng) 值達(dá)到某一臨界值時(shí)，裂紋即向前擴(kuò)展。由此可見該臨界值的大小反應(yīng)了材料抵抗裂紋擴(kuò)展的能力，該臨界值是裂紋的擴(kuò)展阻

2、力。2、當(dāng)裂紋尖端附近處于三向應(yīng)變時(shí)，這個(gè)阻力達(dá)到一個(gè)下限值，而該下限值就為材料的平面應(yīng)變斷裂韌性 。3、構(gòu)件不發(fā)生脆斷的K準(zhǔn)則： IKIKICKIKICK三、試樣的形狀、尺寸及制備四種試樣：標(biāo)準(zhǔn)三點(diǎn)彎曲試樣、緊湊拉伸試樣、C形拉伸試樣和圓形緊湊拉伸試樣。由于三點(diǎn)彎曲試樣較為簡(jiǎn)單，故使用較多。三、試樣的形狀、尺寸及制備 由于KIC是材料在平面應(yīng)變和小范圍屈服條件下的KI臨界值，因此，測(cè)定KIC時(shí)用的試樣尺寸，必須保證裂紋尖端處于平面應(yīng)變和小范圍屈服狀態(tài)。因此為滿足小范圍屈服及平面應(yīng)變條件，須要求 B2.5(KIC/S)； B：試樣厚度， 2.5(KIC/S)； W：試樣寬度或高度， W-2.5

3、(KIC/S)； ：預(yù)制疲勞裂紋長(zhǎng)度 試樣跨距：S=4W2mm注：由于這些尺寸比塑性區(qū)寬度R0大一個(gè)數(shù)量級(jí)，所以可以保證裂紋尖端是平面應(yīng)變和小范圍屈服狀態(tài)。 試樣材料、加工和熱處理方法也要和實(shí)際工件盡量相同，試樣加工后需要開缺口和預(yù)制裂紋。四、三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)圖如圖所示五、實(shí)驗(yàn)方法及步驟 本實(shí)驗(yàn)是用帶有預(yù)制疲勞裂紋的缺口試樣，在三點(diǎn)彎曲或拉伸下自動(dòng)記錄載荷P（F）及裂紋嘴的張開位移V，然后按一定的方法在記錄的P(F)-V曲線上求出裂紋長(zhǎng)度的表觀擴(kuò)展量為2%的載荷，將此值載荷代入相應(yīng)的試樣 表達(dá)式中計(jì)算 的條件值1、測(cè)量尺寸：測(cè)量B、S、W。2、安裝試樣3、選擇好加載速率，使 增加的速率為1

4、000-2000 若估算試樣的 值約2500 ，則可以在0.5-2.5min內(nèi)加載到斷裂。4、開機(jī)加載，加載速率要均勻，直至斷裂。在F-V曲線上標(biāo)出初始載荷和斷裂載荷。5、測(cè)量裂紋尺寸和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理。IKmin/mMPaICKmMPaIKICKQK六、 的計(jì)算QP由于材料性能及試樣尺寸不同，F(xiàn)V曲線有三種類型：1、材料較脆或試樣尺寸足夠大時(shí)，F(xiàn)V曲線為III型。2、材料韌性較好或試樣尺寸較小時(shí)，F(xiàn)V曲線為I型。3、材料韌性或試樣尺寸居中時(shí)，F(xiàn)V曲線為II型。4、從FV曲線確定裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展時(shí)的載荷FQ。七、裂紋尺寸的測(cè)量裂紋尺寸取3432aaaa八、 的計(jì)算三點(diǎn)彎曲試樣加載時(shí)，裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子 的表達(dá)式為其中式中 臨界載荷 條件斷裂韌性ICK)(123WaYBWSFKqQIK23221)1)(21 (2)(7 . 293. 315. 2)(1 (99. 1 )(3)(wawawawawawawawafQFQK九、數(shù)據(jù)可靠性檢驗(yàn)的判據(jù)按上述方法得到的 是否就是 ，尚需經(jīng)過驗(yàn)證。檢驗(yàn)的判據(jù)有兩個(gè)：幾何判據(jù)。 B2.5(KIC/S)2.5(KIC/S)；W-2.5(KIC/S)； 載荷比判據(jù)。其中 為F-V曲線上 一最大載荷。若 滿足