gb4161-1984 金屬材料平面應(yīng)變斷裂韌度k1c試驗(yàn)方法

1、中 華 人 民共 和 國(guó) 國(guó) 家標(biāo) 準(zhǔn)UDC 6 6 9 : 6 2 0. 1 7 8 . 3金屬材料平面應(yīng)變 斷裂韌度K l c 試驗(yàn)方法GB 4 1 6 1 -8 4S t a n d a r d t e s t m e t h o d f o r p l a n e 一 s t r u t af r a c t u r e t o u R h n e s s o f me t a l l i c ma t e

2、 r i a l s本方法采用厚度等廠 或大于 1 . 6 m m 帶材 的疲勞 裂紋的二 點(diǎn)彎曲、緊 湊拉仲、C 形 拉伸和圓形緊 湊拉f 中 試樣，測(cè)定金屬材料的平面應(yīng)變斷裂韌度K , 。當(dāng)試驗(yàn)結(jié)果無(wú)效時(shí)，還可以按本方法規(guī)定測(cè)定試樣強(qiáng)度比R -。概 迷1 . 1 本方法用 帶有疲勞預(yù)裂紋的缺L 7 試樣， 在三點(diǎn)彎曲或拉仲加載下自 動(dòng)記錄載荷P及裂紋嘴的張開(kāi)位移V。然后，按木標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法，在記錄的P一 V曲線上求出裂紋長(zhǎng)度的表觀擴(kuò)

3、展暇為 2 % u I ! 才的載荷，將此載荷代人相應(yīng)試樣的K : 表達(dá)式， 計(jì)算K , 。 的條件值K a ，如果試驗(yàn)結(jié)果滿(mǎn)足木力法規(guī)定的有效性判據(jù)，K q = K, c ,否則，試驗(yàn)結(jié)果無(wú)效。1 . 2 用本方法測(cè)定的K , c 表 征在中性環(huán)境中， 在 裂紋前緣近似處獷 三 軸拉伸平面應(yīng)變 條件，讓 裂紋頂端塑性區(qū)尺 寸遠(yuǎn) 小十裂紋尺寸和約束 方向上的試 樣尺寸 時(shí)，材料對(duì)斷 裂的抗力。K , c 是 斷裂韌性的下限值。

4、材料 的K i c 值與加載速率和溫度有關(guān)。本方法要求試樣的加載速率應(yīng)使應(yīng)力 強(qiáng)度因子速$ 3 在0 . 5 5 一 2 . 7 5 M P a m 今 、 ( 1 . 7 7 - - 8 . 7 7 k g f m m 一 登 / 5 ) 范 圍 1 4 .1 3 如果壞料不能提供尺寸合乎本試驗(yàn)方法要求的試樣，只能用本方法測(cè)定試樣強(qiáng)度比凡 ( 角標(biāo)x表示所用試樣的形狀)。它可以作為材料切性的相對(duì)度量。1 . 4 木方法可用于 F

5、列目的:1 . 4 . 1 研究冶金因素 ( 成分，熱處理)或制造工藝 ( 如焊接、成型)對(duì)材料斷裂團(tuán)度的影響。1 . 4 . 2 評(píng)價(jià)材料是否適用。若已知具體使用條件下的應(yīng)力狀態(tài)，并 能可靠地確定最大裂紋尺寸 ， } 丁以根 據(jù)K I C 判定某種材料是否適用。應(yīng)當(dāng) 指出，在K : 小于K , 。 的情配 卜 .循環(huán)載荷、腐蝕介 性或 持久載荷也能引 起裂紋擴(kuò)展并使其擴(kuò)展加速。因此在選用K , 。 值時(shí)，應(yīng)注意實(shí) 驗(yàn)室試 驗(yàn)條件和現(xiàn)場(chǎng)

6、條件之{ 問(wèn)的差別。1 . 4 . 3 作為驗(yàn)收和產(chǎn)品質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。如果已知材料的K , c 值， 而且 _ 產(chǎn)品尺寸可以提供尺 寸 一 足夠人的滿(mǎn)足K ,試驗(yàn)有效性條件的試樣，則K, 。 可以作為材料驗(yàn)收和產(chǎn)品質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)如果要對(duì)材料在某一具體應(yīng)用中的K u提出要求， P q 先應(yīng)該對(duì)構(gòu)件的受力情況、 上 作環(huán)境、無(wú)V i檢測(cè) 裂紋 方法的靈敏度、可 靠性等 方面進(jìn)行 研究后 ，才能確定合理 的K ， 二 值。2 符號(hào)及單位S E (

7、 B ) — 三點(diǎn)彎曲試樣.C ( T ) - 緊湊拉伸試樣;A ( T ) —C形拉仲試樣.D C ( T ) - 圓形緊湊拉伸試樣;國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局1 9 8 4 一2 一2 4 發(fā)布 1 9 8 5 一0 1一 0 1 實(shí)施GB 4 1 6 1 - 8 4式中:0 1 , - 垂直裂紋面的主應(yīng)力;， — 。 ， 所在位置到裂紋頂端的距離。3 . 2平 面 應(yīng) 變 斷 裂 韌 度 K c c M N m 一i ( k g f m

8、 m $ ) - K i 。 是 按 本 試 驗(yàn) 方 法 測(cè) 定 的 應(yīng) 力 強(qiáng) 度 因 f - K , 的臨界值 。它表 征材料抵抗裂紋 擴(kuò)展 的能力 ，是度 量材料韌性好壞的一個(gè)定量指標(biāo)。其中羅馬 數(shù)字工指I 型裂紋及裂紋頂端處于平面應(yīng)變狀態(tài)。注:I 型裂紋表示兩個(gè)裂紋面沿其垂直方向移開(kāi)的變形情況。3 . 3 試樣強(qiáng) 度比況 ， 一 此比值為無(wú) 量綱量， 它與 試樣所能 承受的最大 載荷、 試 樣尺寸及材料 的屈 服強(qiáng) 度有關(guān)

9、。各試 樣強(qiáng) 度比的計(jì)算式見(jiàn)附錄 C, D, E, F ( 補(bǔ)充 件)。與K。值 不同， 該比值 不是 斷裂力學(xué)指標(biāo)。當(dāng)K 。 不滿(mǎn)足K i 。試 驗(yàn)有效性條 件時(shí)，如果試樣形狀、 尺寸 相同，且最大載荷是由 于裂紋顯著擴(kuò)展，不是塑性失 穩(wěn)造成的，此時(shí)，可以計(jì)算試樣強(qiáng)度比并作為材料韌性的相對(duì)度量。. 試驗(yàn)裝t本 試 驗(yàn)可以 采 用 各 種形 式 的 試驗(yàn)機(jī) ， 但應(yīng) 備 有自 動(dòng)記錄 裝 置并 滿(mǎn) 足 G B 2 2 8 - 7

10、 6 ( ( 金 屬 拉力 試 驗(yàn) 法 》中對(duì)試驗(yàn)機(jī)及測(cè)量工具的各項(xiàng)要求。4 . 1 試 驗(yàn)夾具的結(jié) 構(gòu)應(yīng)使摩擦力 對(duì)被測(cè) 載荷的影響減至 最小。 各類(lèi) 試樣所用 夾具列 于附錄C、 D,4 . 2 引 伸計(jì)應(yīng)能準(zhǔn)確指示 裂紋嘴標(biāo)距間的相對(duì)位移，且能穩(wěn)妥地安 在試樣上。當(dāng) 試樣斷裂時(shí)， 引 伸 計(jì)能自行脫開(kāi)而無(wú) 損壞。圖1 是本方法推薦的雙懸臂梁夾式引 伸計(jì)。詳細(xì)說(shuō)明見(jiàn)附錄A ( 補(bǔ)充件)。電 阻 應(yīng) 變 片 i e 術(shù) 儀羊l圖 1