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关于断裂韧性(KIC、CTOD、JIC)试验方法介绍

2023.04.23   9001cc金沙以诚为本

一、 断裂韧性试验描述

        研究裂纹在应力作用下如何在材料中扩展。材料分为以下几类:

        脆性材料:裂纹通常会使试样迅速破坏。脆性断裂测试描述了应力强度的临界水平KIC,这是试样中裂纹保持稳定的最大应力水平。高于这一水平的应力会导致裂纹迅速增长,通常会导致灾难性的试件破坏。

韧性材料:裂纹不会立即导致试件失效,而是随着施加应力的增加而继续抵抗裂纹扩展。韧性断裂测试描述了JIC,这是导致裂纹伸长所需能量的测量。

       相关标准:ASTM E399,ASTM E1820,ISO 12135,GB/T 21143。

二、关于试样

       裂纹试验的大多数试验需要特定形状的试样,在一系列的标准中都有对试样进行描述。在参数设置时可以选择不同的试样形状,常用的有CT(直通型、台阶型)和SEN(B)(三点弯曲)试样形状。试样形状及尺寸信息会直接影响结果,在测量尺寸时应准确测量。

CT试样(直通型): 

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直通型缺口紧凑拉伸试样(无侧槽B=Bn) 直通型缺口紧凑拉伸试样(有侧槽)

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台阶型紧凑拉伸试样

附加刀口:


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表1.jpg

SEN(B)试样(无侧槽):

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SEN(B)试样(有侧槽):

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附加刀口:

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表2.jpg

三、关于试验设备:电液伺服疲劳试验机

裂纹扩展3.jpg


  • 规格型号:HDT254B、HDT504B、HDT105B、HDT255B

  • 最大试验力(kN):25、50、100、250

  • 试验力测量范围:2%~100%FS

  • 试验力示值精度:0.5%

  • 作动器行程(mm):150(±75)

  • 位移测量分辨率:0.001

  • 试验频率(Hz): 50

    引伸计.png

COD引伸计:3541系列

同轴度调整装置

同轴度测试仪(选配)

试验工装:拉伸工装、三点弯曲工装

高温炉或环境箱(选配)

试验软件:9001cc金沙以诚为本自主研发TestCenter软件含断裂力学分析


四、关于计算公式

1.应力强度因子K计算:

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2.裂纹长度计算

2.1对于SEB弯曲压缩试样测量缺口张开位移位置a/W计算:

2.2对于台阶型紧凑拉伸试样:

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3.断裂韧度J计算:

4.断裂韧度δ计算:

五、关于裂纹试验

1.预制裂纹

640[1].jpg

预制裂纹2.jpg

2.断裂韧性

断裂韧性KIC.jpg

六、裂纹试验数据分析

KIC分析.jpg

JIC分析.jpg

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