【正文】 d Practice for Fracture Testing with SurfaceCrack Tension Specimens 用表面裂紋拉伸試樣進(jìn)行斷裂試驗(yàn) GB/T 77321987 金屬板材表面裂紋斷裂韌度 K1c試驗(yàn)方法 相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)： ASTM E39990e1 Standard Test Method for PlaneStrain Fracture Toughness of Metallic Materials 金屬材料平面應(yīng)變斷裂韌性 KIC標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法 13 497 Standard Test Method for PlaneStrain (Chevron Notch) Fracture Toughness of Metalli Materials 金屬材料平面應(yīng)變 (V型切口 )斷裂韌度的測試方法 604 3 4 Test M th d for Dynamic Tear Testing of Met llic M terials 金屬材料動態(tài)斷裂試驗(yàn)方法 38 例 1. 用 B=30mm的標(biāo)準(zhǔn)三點(diǎn)彎曲試件測斷裂韌性， 線切割尺寸為 a’=30mm。溫度越低， K1c越小，材料越易發(fā)生斷裂。 匯總 ： 試驗(yàn)有效性條件與尺寸要求 (國標(biāo) GB416184) 斷裂載荷有效性： Pmax / PQ 。 K1c是材料的平面應(yīng)變斷裂韌性，是材料參數(shù)； Kc是材料在某給定厚度下的臨界斷裂值。 K K 1c B K c 平面 應(yīng)變區(qū) 平面應(yīng)變：厚度足夠大時(shí)，沿厚度方向的變形被約束在垂直于厚度方向的平面內(nèi)，可以不計(jì)。 四等分厚度， 用工具顯微鏡 量取五個(gè)處裂紋尺寸，取 a=(a2+a3+a4)/3 。 作比 PV線性部分斜率小 5%的直線，交 PV于 P5。 32 XY記錄儀 P V 2）試驗(yàn)裝置 監(jiān)測載荷 P、 裂紋張開位移 V， 得到 試驗(yàn) PV曲線，確定裂紋開始擴(kuò)展時(shí)的載荷 PQ和裂紋尺寸a， 代入應(yīng)力強(qiáng)度因子表達(dá)式， 即可 確定 Kc。 疲勞載荷越小，裂紋越尖銳，所需時(shí)間越長。 31 材料的斷裂韌性 K1c L=4W W a P 三點(diǎn)彎曲（ B=W/2） 1）標(biāo)準(zhǔn)試件 ( GB416184 ) 應(yīng)力強(qiáng)度因子： ] ) ( 7 . 38 ) ( 6 . 37 ) ( 8 . 21 ) ( 6 . 4 ) ( 9 . 2 [ 2 / 9 2 / 7 2 / 5 2 / 3 2 / 1 2 / 3 W a W a W a W a W a BW PL K + + = ])(6 39)(1 01 7)( 55)( 85)([ 2/92/72/52/32/12/1 WaWaWaWaWaBW PK ++=2孔 f P P a W 緊湊拉伸（ B=W/2） 裂紋預(yù)制 :電火花 切割一切口，使用鉬絲直徑約。 28 習(xí)題： 51， 57 再 見 第一次課完 請繼續(xù)第二次課 返回主目錄 29 第五章 斷裂失效與斷裂控制設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)中的裂紋 裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子 控制斷裂的基本因素 材料的斷裂韌性 K1c 斷裂控制設(shè)計(jì) 返回主目錄 30 K f a W a = ( , ) L ? p ? K c 1 斷裂判據(jù)： 抗力 作用 作用 K=f (?, a, ...) 由力學(xué)分析得到； 彈性力學(xué)方法，有限元法，手冊等。 27 The fracture design methodology should be based on the available date, such as material properties, environment, and the loading on the structure. If K1C date are available and the design stress is low, LEFM may be appropriate. 斷裂設(shè)計(jì)方法應(yīng)當(dāng)以可用數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，如材料性能、使用環(huán)境及作用于結(jié)構(gòu)的載荷。斷裂力學(xué)給出了這些量間的數(shù)學(xué)關(guān)系。 m 25 裂尖的 應(yīng)力強(qiáng)度因子 K1可以更一般地寫為： K a f a W 1 = ? p ( , , . . . ) 對于承受拉伸的無限寬中心裂紋板， f=1； 對于無限寬單邊裂紋板， f=。 工程中最常見的、危害最大的是 I (張開 )型裂紋。 內(nèi)壓 p ，則 ? ，臨界裂紋尺寸 ac ； 材料的 K1C ，臨界裂紋尺寸 ac ； 可知： 24 低應(yīng)力斷裂：在靜強(qiáng)度足夠的情況下發(fā)生的斷裂 。求臨界裂紋尺寸 ac。 22 壓力容器直徑大，曲率小，可視為承受拉伸應(yīng)力的無限大中心裂紋板，有： 或 cK a K 1 1 ? = p ? 2 1 ) ( 1 ? p c K a ? 解：由球形壓力容器膜應(yīng)力計(jì)算公式有： ?=pd/4t=5?4/(4?)=500MPa 例 2：球形壓力容器 d=5m ，承受內(nèi)壓 p=4MPa， 厚度 t=10mm，有一長 2a的穿透裂紋。 材料斷裂應(yīng)力為： a K c p ? 12 . 1 1 ? 選用材料 1： ?1c=50/[(?)1/2]=796MPa ? 選用材料 2： ?2c=75/[(?)1/2]=1195MPa ? 斷裂 安全 注意， a0越小， K1C越大，臨界斷裂應(yīng)力 ?c越大。試選擇材料。 選用二種材料時(shí)的安全系數(shù)分別為： 材料 1： n? 1=?ys1/?=1800/1000= 材料 2： n? 2=?ys2/?=1400/1000= 優(yōu) 合格 2）考慮缺陷，按斷裂設(shè)計(jì)考慮。 控制材料缺陷和加工、制造過程中的損傷。 K1c較高的材料，斷裂前 ac較大，便于檢查發(fā)現(xiàn)裂紋。 或 K?K1C K f a W a = ( , ) L ? p ? K c 1 斷裂判據(jù)： K由線彈性分析得到，適用條件是裂尖塑性區(qū)尺寸 r遠(yuǎn)小于裂紋尺寸 a；即： a K ys ? 2 5 1 2 . ( ) ? K1C是平面應(yīng)變斷裂韌性，故厚度 B應(yīng)滿足： B K ys ? 2 5 1c 2 . ( ) ? 19 1) 已知 ?、 a，算 K，選擇材料，保證不發(fā)生斷裂； 2) 已知 a、材料的 K1c，確定允許使用的工作應(yīng)力 ?； 3) 已知 ?、 K1c，確定允許存在的最大裂紋尺寸 a。 斷裂三要素 作用 抗力 K是 低應(yīng)力脆性斷裂（線彈性斷裂）發(fā)生與否的控制參量，斷裂判據(jù)可寫為： K f a W a = ( , ) L ? p ? K c 1 18 f是裂紋尺寸 a和構(gòu)件幾何 (如 W)的函數(shù)，查手冊； K1C是斷裂韌性 (材料抗斷指標(biāo) )， 由