金属平面应变断裂韧度KIC测定ppt课件
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平面应变断裂韧度K IC 的测定“工程力学”指出,材料对本身的裂纹或类裂纹缺陷的存在十分敏感,裂纹失稳扩展是脆性断裂的主要原因。
控制断裂的三个主要因素是裂纹的形状和尺寸、工作应力和材料抵抗裂纹扩展的能力(材料的断裂韧度)。
前二者是作用,为断裂的发生提供条件;在“线弹性断裂力学”中,用裂纹尖端的应力强度因子K 来描述,且()a w a f K πσ ,=上式的适用条件为裂纹尺寸a ≥2.52⎪⎪⎭⎫⎝⎛ys IC K σ,即在线弹性或小范围屈服条件下才成立。
后者是抗力,阻止断裂的发生;在一定条件下(满足平面应变条件)是一材料常数,称为材料的平面应变断裂韧度,记作K IC ,可由实验测定。
一、实验目的测定材料的平面应变断裂韧度K IC二、实验设备和仪器1.力传感器、双悬臂夹式引伸计。
2.三点弯曲试验装置。
3.材料试验机。
4.高频疲劳试验机。
5.精密量具(游标卡尺和读数显微镜等)。
三、实验原理含有I 型(张开型)裂纹试样,其应力强度因子一般可表达为:式中:() ,w a f 是试样的几何形状因子,在试样形状、尺寸和加载方式为一定的条件下是一常数。
随着外载荷F 的增加,K I 随之增加。
然而K I 的增加不是无限的,这种增加受到材料性能的限制,即当K I 增加到某一临界值时,裂纹就会失稳扩展引起材料脆断。
这个临界值代表材料抗脆断的能力,也就是材料的断裂韧度。
所以在测试时,只要在试样的加载过程中,测出裂纹失稳扩展时的临界载荷F q 和试样裂纹尺寸a ,就可以求出试样材料的临界应力强度因子(),(81)I K f a w aσπ=-K q 。
如果试样尺寸满足平面应变和小范围屈服条件,则此时的临界应力强度因子即为该材料的平面应变断裂韧度K IC 。
四、实验方法采用带穿透裂纹的试样测定金属材料平面应变断裂韧度是目前断裂力学测试技术中发展较完善的一种方法。
1.K I 标定公式对于三点弯曲试样,应力强度因子K I 的表达式为:I 3/2(/)FSK f a w BW=(8-2) 式中:S 、B 、W 及a 分别为试样的跨度、厚度、宽度,以及试样的裂纹尺寸;F 为作用于试样中点的集中力。
平面应变断裂韧度K IC 的测定“工程力学”指出,材料对本身的裂纹或类裂纹缺陷的存在十分敏感,裂纹失稳扩展是脆性断裂的主要原因。
控制断裂的三个主要因素是裂纹的形状和尺寸、工作应力和材料抵抗裂纹扩展的能力(材料的断裂韧度)。
前二者是作用,为断裂的发生提供条件;在“线弹性断裂力学”中,用裂纹尖端的应力强度因子K 来描述,且()a w a f K πσ ,=上式的适用条件为裂纹尺寸a ≥2.52⎪⎪⎭⎫⎝⎛ys IC K σ,即在线弹性或小范围屈服条件下才成立。
后者是抗力,阻止断裂的发生;在一定条件下(满足平面应变条件)是一材料常数,称为材料的平面应变断裂韧度,记作K IC ,可由实验测定。
一、实验目的测定材料的平面应变断裂韧度K IC二、实验设备和仪器1.力传感器、双悬臂夹式引伸计。
2.三点弯曲试验装置。
3.材料试验机。
4.高频疲劳试验机。
5.精密量具(游标卡尺和读数显微镜等)。
三、实验原理含有I 型(张开型)裂纹试样,其应力强度因子一般可表达为:式中:() ,w a f 是试样的几何形状因子,在试样形状、尺寸和加载方式为一定的条件下是一常数。
随着外载荷F 的增加,K I 随之增加。
然而K I 的增加不是无限的,这种增加受到材料性能的限制,即当K I 增加到某一临界值时,裂纹就会失稳扩展引起材料脆断。
这个临界值代表材料抗脆断的能力,也就是材料的断裂韧度。
所以在测试时,只要在试样的加载过程中,测出裂纹失稳扩展时的临界载荷F q 和试样裂纹尺寸a ,就可以求出试样材料的临界应力强度因子(),(81)I K f a w aσπ=-K q 。
如果试样尺寸满足平面应变和小范围屈服条件,则此时的临界应力强度因子即为该材料的平面应变断裂韧度K IC 。
四、实验方法采用带穿透裂纹的试样测定金属材料平面应变断裂韧度是目前断裂力学测试技术中发展较完善的一种方法。
1.K I 标定公式对于三点弯曲试样,应力强度因子K I 的表达式为:I 3/2(/)FSK f a w BW=(8-2) 式中:S 、B 、W 及a 分别为试样的跨度、厚度、宽度,以及试样的裂纹尺寸;F 为作用于试样中点的集中力。