实验 平面应变断裂韧度K1c的测定(实验报告).pdfVIP

博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之。——《礼记》

一、实验目的：

1、学习了解金属平面应变断裂韧度K试样制备，断口测量及数据处理的

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关键要点。

2、掌握金属平面应变断裂韧度K的测定方法。

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二、实验原理

本实验按照国家标准GB4161-84规定进行。

断裂韧度是材料抵抗裂纹扩展能力的一种量度，在线弹性断裂力学中，

材料发生脆性断裂的判据为：K≤K，式中K为应力场强度因子，它表征

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裂纹尖端附近的应力场的强度，其大小决定于构件的几何条件、外加载荷的

大小、分布等。K是在平面应变条件下，材料中Ⅰ型裂纹产生失稳扩展的

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应力强度因子的临界值，即材料平面应变断裂韧度。裂纹稳定扩展时，K

1

和外力P、裂纹长度a、试件尺寸有关；当P和a达到P和a时，裂纹开始

cc

失稳扩展。此时材料处于临界状态，即K=K。K与外力、试件类型及尺

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寸无关（但与工作温度和变形速率有关）。

(一)应力场强度因子K表达式

1

三点弯曲试样：

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K=(PS/BW)f(a/W)

1

式中：S为试件跨度，B为试件厚度，W为试件高度，a为试件裂纹长度。

试件B、W和S的比例为：B：W：S=1：2：8，见图2-1所示：

图2-1三点弯曲试件图

修正系数f(a/W)为a/W的函数，可以查表2-1，a/W在0.45-0.55之间。

(二)试样尺寸要求及试样制备

博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之。——《礼记》

1、平面应变条件对厚度的要求：

当试件的厚度足够时，在厚度方向上的平面应力层所占比重很小，裂纹

顶端的广大区域处于平面应变状态。这时整个试样近似地均处在平面应变条

件下，从而才能测得一稳定的K值。对试件厚度要求推荐为：

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/σ

B≥2.5(K)