gb4161-1984 金屬材料平面應(yīng)變斷裂韌度k1c試驗方法

1、中 華 人 民共 和 國 國 家標 準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 點彎曲、緊 湊拉仲、C 形 拉伸和圓形緊 湊拉f 中 試樣，測定金屬材料的平面應(yīng)變斷裂韌度K , 。當試驗結(jié)果無效時，還可以按本方法規(guī)定測定試樣強度比R -。概 迷1 . 1 本方法用 帶有疲勞預(yù)裂紋的缺L 7 試樣， 在三點彎曲或拉仲加載下自 動記錄載荷P及裂紋嘴的張開位移V。然后，按木標準規(guī)定的方法，在記錄的P一 V曲線上求出裂紋長度的表觀擴

3、展暇為 2 % u I ! 才的載荷，將此載荷代人相應(yīng)試樣的K : 表達式， 計算K , 。 的條件值K a ，如果試驗結(jié)果滿足木力法規(guī)定的有效性判據(jù)，K q = K, c ,否則，試驗結(jié)果無效。1 . 2 用本方法測定的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 小十裂紋尺寸和約束 方向上的試 樣尺寸 時，材料對斷 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方法要求的試樣，只能用本方法測定試樣強度比凡 ( 角標x表示所用試樣的形狀)。它可以作為材料切性的相對度量。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)對材料斷裂團度的影響。1 . 4 . 2 評價材料是否適用。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 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 起裂紋擴展并使其擴展加速。因此在選用K , 。 值時，應(yīng)注意實 驗室試 驗條件和現(xiàn)場

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

7、 B ) — 三點彎曲試樣.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;國家標準局1 9 8 4 一2 一2 4 發(fā)布 1 9 8 5 一0 1一 0 1 實施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 方 法 測 定 的 應(yīng) 力 強 度 因 f - K , 的臨界值 。它表 征材料抵抗裂紋 擴展 的能力 ，是度 量材料韌性好壞的一個定量指標。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 型裂紋表示兩個裂紋面沿其垂直方向移開的變形情況。3 . 3 試樣強 度比況 ， 一 此比值為無 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 度有關(guān)

9、。各試 樣強 度比的計算式見附錄 C, D, E, F ( 補充 件)。與K。值 不同， 該比值 不是 斷裂力學(xué)指標。當K 。 不滿足K i 。試 驗有效性條 件時，如果試樣形狀、 尺寸 相同，且最大載荷是由 于裂紋顯著擴展，不是塑性失 穩(wěn)造成的，此時，可以計算試樣強度比并作為材料韌性的相對度量。. 試驗裝t本 試 驗可以 采 用 各 種形 式 的 試驗機 ， 但應(yīng) 備 有自 動記錄 裝 置并 滿 足 G B 2 2 8 - 7

10、 6 ( ( 金 屬 拉力 試 驗 法 》中對試驗機及測量工具的各項要求。4 . 1 試 驗夾具的結(jié) 構(gòu)應(yīng)使摩擦力 對被測 載荷的影響減至 最小。 各類 試樣所用 夾具列 于附錄C、 D,4 . 2 引 伸計應(yīng)能準確指示 裂紋嘴標距間的相對位移，且能穩(wěn)妥地安 在試樣上。當 試樣斷裂時， 引 伸 計能自行脫開而無 損壞。圖1 是本方法推薦的雙懸臂梁夾式引 伸計。詳細說明見附錄A ( 補充件)。電 阻 應(yīng) 變 片 i e 術(shù) 儀羊l圖 1