试验原理:基于线弹性断裂力学理论,通过预制疲劳裂纹的试样在缓慢加载下测定裂纹尖端的应力强度因子(K),
当K达到临界值KIC时,裂纹失稳扩展,此时KIC即为材料的平面应变断裂韧度。
试验步骤:
1.测量试样厚度B和宽度W,精度要求达到0.05mm或0.5%中的较大者。
2. 对试样粘贴引伸计的卡装刀口,并将试样安放于试验机上,确保裂纹扩展面与加载压头处于同一平面。
3. 对试样加载,测量载荷P-位移V关系曲线,直至试样完全断裂。加载速度控制标准为应力强度因子的速率在0.55~2.75MPa·m^1/2·s^-1范围内。
4. 在裂纹扩展断裂的试样断口上,借助于测量工具显微镜,在试样厚度方向上1/4、1/2、3/4位置上测量裂纹长度,记作a1、a2、a3、a4、a5,并测量各位置上的疲劳裂纹长度。
5. 根据测量得到的裂纹长度,判断试验的有效性。
6. 观察断口形貌,记录每个试样的断口形貌特征。
试验数据处理:
1.验证裂纹长度测量的有效性,确保a2、a3和a4中任意两个测量值之差不超过平均值a的10%,a1、a5与a的差值不超过15%,且a1和a5之差不超过a的10%。
2. 计算最大载荷Pmax和条件载荷Pq,并验证其符合判据要求。
3. 根据公式计算Kq,并验证KIC的有效性判据。
参考标准:
GB/T 4161-2007:《金属材料 平面应变断裂韧度KIC试验方法》
ASTM E399:《金属材料平面应变断裂韧度标准试验方法》
ISO 12135:《金属材料-断裂韧度试验》
ASTM E1820:《断裂韧度J积分试验方法》