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文檔簡介
1、材料斷裂韌性 的測定 ICK一、實驗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。因此本實驗的目的在于研究實際含裂紋構(gòu)件抵抗裂紋失穩(wěn)擴展的能力,測出構(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韌性的關(guān)系。ICK二、實驗原理裂紋擴展的3種基本形式:張開型()裂紋擴展、滑開型()裂紋擴展、撕開型()裂紋擴展1、性彈性體的裂紋尖端部位的應(yīng)力、應(yīng)變場強度可以用強度因子 來描述。當(dāng) 值達到某一臨界值時,裂紋即向前擴展。由此可見該臨界值的大小反應(yīng)了材料抵抗裂紋擴展的能力,該臨界值是裂紋的擴展阻
2、力。2、當(dāng)裂紋尖端附近處于三向應(yīng)變時,這個阻力達到一個下限值,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。由于三點彎曲試樣較為簡單,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,測定KIC時用的試樣尺寸,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大一個數(shù)量級,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、三點彎曲實驗裝置實驗圖如圖所示五、實驗方法及步驟 本實驗是用帶有預(yù)制疲勞裂紋的缺口試樣,在三點彎曲或拉伸下自動記錄載荷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曲線上求出裂紋長度的表觀擴展量為2%的載荷,將此值載荷代入相應(yīng)的試樣 表達式中計算 的條件值1、測量尺寸:測量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、測量裂紋尺寸和實驗結(jié)果的處理。IKmin/mMPaICKmMPaIKICKQK六、 的計算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,F(xiàn)V曲線為III型。2、材料韌性較好或試樣尺寸較小時,F(xiàn)V曲線為I型。3、材料韌性或試樣尺寸居中時,F(xiàn)V曲線為II型。4、從FV曲線確定裂紋失穩(wěn)擴展時的載荷FQ。七、裂紋尺寸的測量裂紋尺寸取3432aaaa八、 的計算三點彎曲試樣加載時,裂紋尖端的應(yīng)力強度因子 的表達式為其中式中 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)可靠性檢驗的判據(jù)按上述方法得到的 是否就是 ,尚需經(jīng)過驗證。檢驗的判據(jù)有兩個: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
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