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断裂韧性检测

发布时间:2022-04-14 15:19:04    发布人:宇通试验仪器

  断裂韧性表征材料阻止裂纹扩展的能力,是度量材料的韧性好坏的一个定量指标。在加载速度和温度一定的条件下,对某种材料而言它是一个常数,它和裂纹本身的大小、形状及外加应力大小无关,是材料固有的特性,只与材料本身、热处理及加工工艺有关。当裂纹尺寸一定时,材料的断裂韧性值愈大,其裂纹失稳扩展所需的临界应力就愈大;当给定外力时,若材料的断裂韧性值愈高,其裂纹达到失稳扩展时的临界尺寸就愈大。它是应力强度因子的临界值。常用断裂前物体吸收的能量或外界对物体所作的功表示。例如应力-应变曲线下的面积。韧性材料因具有大的断裂伸长值,所以有较大的断裂韧性,而脆性材料一般断裂韧性较小。

  断裂韧性在工程中受到重视的原因是,它表征与光滑试样中强度特性完全相反的特性。例如,很粗略地说,同一系列的材料的断裂韧性值随屈服强度增加而下降。因此,尽管按屈服强度准则认为已进行十分安全设计的高强度材料的结构,由于其构件中某种原因或有缺陷或产生裂纹,甚至也会发生不稳定断裂造成致命的损伤。由于材料屈服强度随温度下降而增大,在设计过程中未考虑低温断裂韧性的情形,也会造成同样结果。过去结构物断裂事故中,由于对上述断裂韧性认识不足而发生的事故一定不少。

  一般地说,在不稳定断裂之前,随着载荷增加断裂徐徐进行,即所谓稳定断裂的情形不少。虽是一种稳定断裂,但由于疲劳,应力腐蚀裂纹,蠕变等原因,裂纹扩展后转变为不稳定断裂的情形也不少。

  如把临界缺陷扩展称为不稳定断裂,把亚临界缺陷扩展叫做稳定断裂,不管稳定断裂的内容如何,断裂韧性均表示材料在稳定断裂转变为不稳定断裂时的阻抗值。当然,断裂韧性受事先进行的稳定断裂的影响是明显的。同时,我们知道断裂韧性值有显著的尺寸效应。尺寸效应是产生应力状态和屈服范围问题的原因,尤其是屈服范围构成选择表示断裂韧性的力等参数问题。

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