斷裂韌性基礎

1、第六章斷裂韌性基礎第一節(jié)Griffith 斷裂理論第二節(jié)裂紋擴展的能量判據(jù)能量釋放率G裂紋擴展單位面積時，系統(tǒng)所提供的彈性能量_U是裂紋擴展的動力，此力叫裂紋擴展力A或稱為裂紋擴展時的能量釋放率。以G1表示(1表示I型裂紋擴展)。G與外加應力，試樣尺寸和裂紋有關，而裂紋擴展的阻力為2( s p), 隨,aGi增大到某一臨界值時 ，Gi能克服裂紋失穩(wěn)擴展阻力，則裂紋使失穩(wěn)擴展而斷裂，這個Gi的臨界值它為Gic ,稱為斷裂韌性。表示材料組織裂紋試穩(wěn)擴展時單位面 積所消耗的能量。22平面應力下：G1 a,G1cC acEEGi22(i v ) aE22、C ac(i v )EG的單位MPa第三節(jié)裂紋

2、頂端的應力場玻璃，陶瓷可看成線彈性體s i200MPa高強車岡s 500 iOOOMPa的橫截面中強鋼低溫下的中低強度鋼6.3.1 三種斷裂類型張開型斷裂滑開型斷裂撕開型斷裂最危險I型6.3.2 I型裂紋頂端的應力場無限大平板中心含有一個長為2a的穿透裂紋，受力如圖歐文(Go Ro Irwin)等人對I型裂紋尖端附近的應力應變進行了分析，提出應力應變場的數(shù)字解析式，由此引出了應變場強度因子K1的概念。并建立了裂紋失穩(wěn)擴展的K判據(jù)和斷 裂韌性K,C。若用極坐標表達式表達，則有近似數(shù)字表達式:當裂尖某點不確定，即 r, 一定后，應力大小均由 K1決定盈利強度因子 K1故Ki大小反映了裂紋尖端應力場

3、的強弱，取決于應力大小，裂紋尺寸。6.3.3 應力場強度因子及判據(jù)將上面應力場方程寫成：_K1 f ()j.2-r j( )其中K1 Y .-aY:形狀系數(shù)。對無限大板 Y=1。1K1: MPa m 2'1K1是一個決定于和a的復合物理量a ,不變 K1當此參量達到臨界時，在裂紋尖端足夠大的范圍內，應力便會達到斷裂強度，裂紋便沿著X軸失穩(wěn)擴展，從而使材料斷裂。這個臨界或失穩(wěn)狀態(tài)的K1值記為K1C斷裂韌性。Kc為平面應變的斷裂韌性，表示在平面應變下材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴展的能力，顯然可見，材料的K1C越高，則裂紋體的斷裂應力或臨界斷裂尺寸就越大，表明難以斷裂。因此K1C是材料抵抗斷裂的能力和

4、K 力學參量，且和載荷，試樣尺寸有關，和材料無關當臨界時s,材料屈服當K,臨界時K1c，材料斷裂s和K1c材料的力學性能指標，且和材料成分，組織結構有關而和載荷及試樣尺寸無關s斷裂判據(jù):ac裂紋體在受力時，只要滿足上式條件，就會發(fā)生脆性斷裂。反之，即使存在裂紋，若K1 K1C, 也不會斷裂，這種情況稱為破損安全。應用這個關系，可解決以下幾個問題：確定構件臨界斷裂尺寸：由材料的K1c急構件的平均工作應力去估算其中允許的最大裂紋尺寸（即已知 Ak , 求a。）為制定裂紋探傷標準提供依據(jù) 確定構件承載能力：由材料的Kic及構件中的裂紋尺寸 a,去估算其最大承載能力（已知Kic, a求c）為載荷設計提

5、供依據(jù)。 確定構件安全性：據(jù)工作應力及裂紋尺寸a ,確定材料的斷裂韌性（已知 ，a求K1C）為正確選用材料提供理論依據(jù)3. Kic和k的區(qū)別在于： 相對于Kic裂紋試樣來說，CVN或k試樣缺口根部都是相當鈍的，應力集中數(shù)要小 得多。 Ak中包括了裂紋形成功和擴散功部分，而Kic試樣已預制了裂紋，不再需要裂紋形成功。Kic試樣必須滿足平面應變條件，而一次沖擊試樣則不一定滿足平面應變條件。 k是在應變速率高的沖擊載荷下得到，而Kic試驗是在靜載下進行的。Ki與Gi, Kic與Gic的異同Ki描述了裂紋前端內應力場的強弱，Gi是裂紋擴展單位長度或單位面積時，裂紋擴展力或系統(tǒng)能量釋放率，它們與裂紋及物

6、體的大小形狀，外加應力等參數(shù)有關。K1c和G1c都是裂紋失穩(wěn)擴展時KDG）的臨界值。表示材料阻止裂紋失穩(wěn)擴展的能力，是材料的力學性能，稱為斷裂韌性。并與材料的成分，組織結構有關。盡管兩種分析方法不同，但其結論是完全一至的平面應力：G1(a)2Gi平面應變：G(1-v2)K2平面應力：G1C平面應變：G1CKi2E（1-v2）KcE第四節(jié)裂紋尖端塑區(qū)性及其修正思路：塑性區(qū)尺寸一塑性區(qū)形狀一屈服判據(jù)一主應力應力分量（6-17） - （ 6-15） - （ 6-16） - （ 6-10） （丫，）（一） 裂紋前端屈服區(qū)大小屈服區(qū)邊界曲線方程6-19) - ( 6-18)-在X軸上,roK1cos2

7、- (1 3sin2-)22(1 2v)2co/=0,塑性區(qū)寬度(K1)2s(二)2(1 2v)2s平面應力(6-17)3 . 2 -sin4平面應力平面應變平面應變沿上述思路，由（6-10）所表達的裂紋尖端的應力分量代入（6-16）所表達的主應力。即可得到裂紋尖端附近任一點P （丫，）的主應力（6-16）表達試。由屈服判據(jù)，即可得到（6-17）表達的塑性區(qū)邊界曲線方程。也就得到 6-8圖所示的塑性區(qū) 形狀。在 X軸上 =0,所以又可以得到塑性區(qū)的尺寸寬度（6-18）表達試。由此也可以看到平面應力的塑性區(qū)寬度比平面應變的大許多。這表明平面應變應力狀態(tài)是最危險的應力狀0第五節(jié) 應力強度因子的塑性

8、區(qū)修正 應力松弛對塑性區(qū)尺寸的影響通常把塑性區(qū)的最大主應力1叫做有效屈服應力，用ys表示，換句話說， ys就是在Y方向發(fā)生屈服的應力。我們在上面討論推出， 由于裂紋尖端集中， 使應力場強度加大，當它超過材料的有效屈服應力 ys時，裂紋前端就會屈服，產生塑性變形，并計算了塑性區(qū)尺寸。但是上面忽略了一個重要現(xiàn)象，即裂紋尖端一旦屈服，屈服區(qū)內的最大主應力恒等于有效屈服應力ys,也就是將原來的應力峰前移，屈服區(qū)多出來的那部分應力（圖 6-9影線P分區(qū)和A）就要松 弛掉。這部分松弛掉的應力傳給了屈服區(qū)周圍的區(qū)域，從而使這些區(qū)域內的應力值升高。 若 這些區(qū)域的應力 y高于 ys時，則也會發(fā)生屈服。這就是說

9、，屈服區(qū)內應力松弛的結果。使屈服區(qū)進一步擴大。屈服區(qū)寬度由r0增加至R0。如圖6-9所示。圖中DBC為裂紋尖端 y的分布曲線。ABEF為考慮到屈服區(qū)應力松弛后的y*分布曲線，ABE線恒重于 ys。根據(jù)能量分析，影線面積與矩形 BGHE相等。這樣即得到（P81頁）式。即盈利松弛后，平面s應變塑性區(qū)的優(yōu)度 R0。平面應力狀態(tài)下ys= s °平面應變應力狀態(tài)下ys =1 2v由于平面應變狀態(tài)下。板內裂紋尖端處于平面應變應力狀態(tài)，而前面板面是平面應力狀態(tài)，所以 ys并沒這么大。一般取 ys= J22 s,這樣就可以得到平面應變狀態(tài)下的r0及R0值?？墒怯捎趹λ沙诘慕Y果。均使塑性區(qū)擴大了一倍

10、。書上將這類結果歸納了表4-2,大家可以仔細看。（二）塑性區(qū)修正由于裂紋前斷塑性區(qū)的存在，其應力場分布壯必然發(fā)生變化，這時應力場應如何來計算呢？大量實驗論證，當材料的s值越高，而 K1c又較低時R0值是很小的；或者 R0本身雖然不很小。但是由于試件的尺寸很大。相對來說R仍可看做很小。這種情況下，裂紋前端大部分區(qū)域為彈性區(qū)，只是發(fā)生了小范圍屈服。 這種性質下，只要稍加修正線彈性斷裂力學分析結果仍然適用。修正的簡單辦法是引入“有效裂紋尺寸”的概念。基本思路是：把塑性區(qū)松弛應力的作用等效的看作是裂紋長度增加r,而松弛了彈性應力場的作用，也就是說。塑性區(qū)的存在相當于裂紋長度增加。從而引入有效裂紋長度a

11、 r來代替原有裂紋長度。就不再考慮塑性區(qū)的影響。原來推導出的線彈性應力場的公式仍然適用。應用彈性塑性斷裂力學裂紋，理論上遠不及彈性斷裂力學完善。只能采用幾種近似方法，且前用及最廣的有裂紋尖端張開位移COD與丁積分。一.丁積分1. 丁積分的定義對P111頁的圖4-9所示U 一 .由G1 及 U=Ue W a（U：位勢能 Ue ：彈性應變能 W：外力功）的單位厚試樣。dv bdA dA設為應變能密度(單為體積應變能)則dUedV=dA于是 Ue dUe dA dA外力所做的功 W dW u T dS所以 G1(dy T dS)a線彈性條件下G1表達式。彈性條件下，等式右端和積分總是存在的。稱訂積分

12、(丁積分是 圍繞裂紋尖端的任意積分回路的能量線積分)2 , 丁積分能量表達式 T1 3 dy T dS) a 線性條彳下：G1 T1 !-()a B a彈塑性應變條件下：T11()B a a這就是丁積分的能量表達式。應當注意。塑變是不可逆的，卸載后仍存殘余塑變。故不允許卸載。裂紋擴展意味著局部卸載。因此，在彈塑性條件下。T1不能認為是裂紋擴展單位長度的系位勢能下降率。a而應當把它解釋為裂紋相差單位長度的兩個等同試樣的勢能差。正因為如此，丁積分原則上不能處理裂紋擴展。3 . 丁積分特性丁積分與積分路徑無關。即丁積分的守恒性。丁積分可以描寫彈塑性狀態(tài)下裂紋頂端的應力應變場及其奇異性。它相當于線彈性

13、狀態(tài) 下的K1的作用。4 .臨界丁積分與彈塑性條件下的斷裂判據(jù)。線彈性條件下，丁積分等于裂紋擴展力G1,即T1 G1T1 G1K123 k；在臨界條件下，則有TicGic2 1c平面應力平面應變平面應變可以用試樣測得Tic后按此式算出Kic ,從而較方便地獲得等中低強度鋼的斷裂韌性數(shù)據(jù)。線彈性條件下存在丁積分的斷裂判據(jù)彈塑性條件下，大量實驗表明。如果裂紋開始擴展點如臨界點，則當試樣尺寸滿足一定要求后。所測的Tic是穩(wěn)定的。是一個材料常數(shù)。因此，Tic指的是裂紋開始擴展的開裂點。而不是裂紋失穩(wěn)擴展點。因此只要滿足工 工c,構件就會開裂。二.裂紋尖端張開位移 COD對于中低強度鋼。由于塑性大，往往

14、要在發(fā)生大范圍屈服甚至全屈服后才發(fā)生斷裂，在全屈服下，塑性區(qū)擴散到整個裂紋截面。 如假定忽略形變無變化， 則裂紋頂端附近的應 力就幾乎不再增加。這樣，斷裂條件就應該相當于裂紋頂端附近達到某一臨界值時，裂紋開始擴展。裂紋頂端張開位移COD就是這種關于裂紋頂端塑性應變的一種度量。用臨界張開位移 c表示材料的斷裂韌性。COD概念圖4-12中，裂紋沿 方向產生張開位移。即稱為COD。斷裂韌性c及斷裂韌據(jù)當斷裂張開位移達到，某一臨界值c時，裂紋就開始擴展。c即為斷裂韌性。表示材料阻止裂紋開始擴展的能力?？煽醋饕环N推動裂紋擴展的能力。c為材料的一種固有性能，只和材料的成分和組織結構有關。C即為裂紋開列的斷

15、裂判據(jù)。 c線彈性條件下的COD表達式 圖4-12裂紋頂端張開位移V IvK1rrsin 2(1 v) cos2 用 r ry (1/2 )(k1/ s)2代入得2V24 K114 G1V為在正應力 y作用下沿Y方向的位移量，可由線彈性斷裂力學的應力場分析求出臨界狀態(tài)下:彈塑性條件下的COD表達式2aG1K2平面應力臨界條件下；c &3£=區(qū) E s s E s s平面應力（平面應力，斷裂應力0.5 S時）GiRT, COD, K及G之間的關系 線彈性條件下：TGiK2EE平面應力E2平面應變i v2GiKi2平面應力彈塑性條件下，上述關系仍然成立。當斷裂應力 0.5 s時;

16、c JI星二KL二支二九平面應力E s E s s s/22(i v)Kic='=顯平面應變c nE s n s n sn-關系因子1 n 1.52.0裂紋尖端為平面應力狀態(tài)時n=i裂紋尖端為平面應變狀態(tài)時n=2T,COD,K及G的物理意義都是表示材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴散的能力。（六）阻力曲線：（R曲線）GiGi :裂紋擴展的推動力R:裂紋擴展的阻力，反映材料的性質；。在裂紋開始擴展時R G / 2a如果GiR,裂紋不能擴展。如果 Gi R,則裂紋擴展。隨著 及a的增加，裂紋擴展力也增加。同時，由于裂紋尖端塑性區(qū)隨之增大，使Up增大，R也隨之增大。材料的R隨裂紋長度a而增大的變化曲線稱為阻

17、力曲線（R曲線）它描述了裂紋體鈍化飽和開裂和隨后穩(wěn)定的亞臨界裂紋擴展以至失穩(wěn)斷裂的全過程。P109頁 圖4-7裂紋的擴展可分為亞臨界擴展和失穩(wěn)擴展兩個階段。裂紋由開始擴展到失穩(wěn)擴展階段 稱為亞臨界擴展。裂紋推動臨界擴展的條件就是 R曲線與G曲線相切，此時Gi R2Gi 2R-2a 2a裂紋失穩(wěn)擴展，切點即為臨界點，對應切點處的裂紋長度就是臨界裂紋長度，亞臨界擴展的開始點為開裂點。裂紋失穩(wěn)擴展的條件為；2Gl 2R2a 2a第六節(jié)影響斷裂韌性的因素斷裂韌性表征材料抵抗裂紋擴展的能力，是材料固有的力學性能指標，既然斷裂韌性是材料的性能指標，當然它就能和其他力學性能指標一樣。主要取決于材料的成分，組

18、織和結構。因此，適當調整成分，通過各種的冶煉，加工及熱處理工藝以獲得最佳的組織，就可能大幅度提高材料的斷裂韌性，從而也就提高了含裂紋構件的承載能力。一.斷裂韌性與常規(guī)機械性能指標之間的關系斷裂韌性Kic與其他性能的關系1964年Kraft首先提出微孔聚焦韌性模型。5-第二相顆粒（夾雜）的平均距離。設裂紋頂端距最領近第二相粒子間的距離r=dr，裂紋頂端塑性區(qū)大小等于夾雜間的平均距離dr.塑性邊界以外的區(qū)域是彈性區(qū)。 沿裂紋延長線（X軸）的應力為:K1 y 2 r在塑性區(qū)邊界r= dr處的應力:K1_2 dr相應應變?yōu)?K1_、. 2 dr假定塑性區(qū)內的應變變化規(guī)律和單向拉伸應變變化規(guī)律一樣，即服

19、從Hollomon公式。由于平面應變K1C試樣裂紋尖端處欲三向拉應力狀態(tài)。當外加拉應力增大,K1隨之增大。裂紋頂端由于應力集中會使夾雜或第二相破裂，或沿夾雜與本體界面開裂。從而形成空洞。隨K1增大?？斩蠢^續(xù)長大并會合。和單向拉伸實驗一樣。假定當塑性區(qū)內的應變達到單向拉伸發(fā)生緊縮時的真應變 用時。裂紋與空洞相連。導致裂紋快速失穩(wěn)擴展。即當ey eB n,Ki Kic 時eyeBnK1CE、2-drK1C nE ,2 dr這就是Kraft根據(jù)韌斷模型導出的Kic表達式。它把斷裂韌性Kic和強度矢量E。塑性矢量n及結構參量d聯(lián)系在一起。1968年Hahn-Rosenfield從另外的角度導出類似的關

20、系式，即f:真實延伸率上面二式均得到實驗證實，但二者都是根據(jù)韌斷模型提出的均不適用于脆斷情況。1963年Tetlemen等人提出了適用于脆斷（沿晶斷裂，介理斷裂）的關系式。假定當裂 紋頂端某一特征距離內的應力達到材料斷裂強度c時，試樣發(fā)生斷裂。Kc 2.9 s exp(-s1)1211? 020:裂紋頂端曲率半徑無論脆斷還是韌斷，K1c都與材料的強度和塑性有關，因此K1c是強度和塑性的綜合表現(xiàn)。斷裂韌性與沖擊韌性之間的關系裂紋斷裂韌性 K1c和缺口沖擊韌性K （或cVN）都是材料的斷裂韌性指標，因此，很多情況下，對提高沖擊韌性的有效措施均能提高K1c值。Rolfe親手做了十一種鋼號的性能數(shù)據(jù)，

21、總結出K1c, n和0.2三者之間的經驗公式：2K1c5cVN0.20.220但是Kic與CVN （ k）的物理含義不同。沖擊韌性反映裂紋形成和擴展全過程所消耗的總能量，而Kic只是反映裂紋失穩(wěn)擴展過程所消耗的能量。例如40CrNiMo鋼經超高溫淬火（奧氏體溫度 1200 1250oC） F0晶粒度0-1級。正常淬火（870°C）后晶粒度為7-8級。前者的Kic比后者搞出了一倍。但沖擊值卻大幅度下降。造成此差別的原因在于： 相對于K1c裂紋試樣來說，CVN或K試樣的應力集中要小的多。 k中包括了裂紋形成和擴展功，而K1C試樣已預制了裂紋，不再需要裂紋形成功。 K1C試樣必須滿足平面應

22、變條件，而一次沖擊試樣不一定滿足平面平面應變條件。沖擊韌性是在應變速度高的沖擊載荷下得到的，而K1C試驗是在靜載荷下進行的。二.材料的成分組織結構對斷裂韌性的影響化學成分的影響1 .鎂是最有效的韌化元素，它不僅改善鋼的斷裂韌性，還能有效地降低冷脆轉化溫度。2 .鋼中的P, S是難以避免的有害元素，對斷裂韌性十分有害。3 .細化晶粒的合金元素，使 K1C提高。4 .形成金屬間化合物程第二相析出的各合金元素，使K1C降低。因為硬化的作用提高強度，降低塑性，有利于裂紋的擴展使K1C降低。5 .強烈固溶強化合金元素使 K1C降低。晶粒尺寸對K1C的影響。1 .晶粒越細，K1C越高。因為細化晶粒，裂紋擴

23、展時所消耗的能量越多。2 .細化晶粒，韌性提高，強度提高，脆性轉化溫度Tk降低，回火脆性降低。3 .通過合金化，冷熱加工（控制軋制） ，熱處理等方法達到細化晶粒，提高鋼的強韌性。 夾雜及第二相的影響1 .鋼中的夾雜物（如硫化物，氫化物）均使K1C降低，且隨夾雜物體積百分比的增加，K1C降低越多。因為它們的韌性均比基體材料差。稱為脆性相。2 .脆性相呈球型或顆粒細小并均勻分布，則K1C增高。如球狀滲碳體比線狀滲碳體的韌性組織結構對PQ的影響1 .位錯板條M, K1C 回火屈氏體 回火M;攣晶線狀M, Kic因為前者本身塑性好，且形成溫度高，不易在形成過程中產生裂紋。后者本身韌性差, 且易形成微裂

24、紋。2 .回火索氏體的Kic 回火屈氏體 回火M3 .在強度水平大致相等的情況下，低碳M的Kic中碳M的Kic。處理工 藝0.22MN /mb2MN /m4%K1CMN / m 3/220SiMn2MoV900OC淬火250OC回火1.2151.4805913.411340CrNiMo850OC淬火430OC回火1.3331.3925212.3784 .B下的K1C高于B上,B上的K1C比回火M差.B上裂紋擴展阻力小，,裂紋擴展阻力大5 .奧氏體韌性大于M,鋼中存在一定量的的殘余奧氏體，可以為韌性相提高鋼材韌性.韌性相提高韌性的原因是：裂紋擴展遇到韌性相時，由于韌性相產生塑變，使裂紋前端鈍化，

25、且韌性相變要有韌性 能量，使裂紋擴展受阻.裂紋擴展遇到韌性相，使裂紋難以直線前進，而迫使裂紋改變方向或分岔，從而松弛了 能量提高了韌性.對奧氏體組織來說，在裂紋前端應力集中的作用下，可以誘發(fā)馬氏體相變，這種局部相變要消耗很大的能量，故對阻止裂紋擴展，提高K1C有明顯的好處 如一些奧氏體鋼，就可在應力誘發(fā)下產生相變，使K1c提高.這類鋼稱為相變誘發(fā)塑性鋼(TRIP),是目前斷裂韌性最好的強韌鋼.，可顯著三.變形熱處理對斷裂韌性的影響變形熱處理是目前行之有效的強韌方法之一.它通過變形加相變的綜合強化方法改善材料的綜合機械性能.如提高材料的強度，韌性，塑性疲勞強度，降低冷脆性.就轉變溫度及 缺口敏感

26、性，也是提高Kic的有效方法.變形熱處理強韌化的原因，一般認為是由于奧氏體形變形成了細小的亞結構，淬火后獲得細小 M,且減小了攣晶M,增加了板條M的數(shù)量；另外，奧氏 體形成后位錯密度很高，遺傳到轉變產物中的位錯密度也高，故強韌效果顯著.四.溫度，加載速度對裂紋韌性的影響溫度的影響一般來說，大多數(shù)鋼的斷裂韌性隨溫度的降低而減小.當T，鋼的Kic開始緩慢下降，在某一范圍內Kic明顯下降，這一 T區(qū)間為材料的冷脆轉變溫度區(qū).加載速度的影響一般來說，隨加載速度的增加，K1c降低,P120圖4-16增加一個數(shù)量級，使Kic下B110%.第七節(jié)斷裂韌性的測試包才Kc ,丁忙,c的測試，常用的Kc測試一.K

27、c測試原理K1 Y a Y ,af (p)Y：與裂紋試樣的幾何形狀，加力方式有關.如得證實驗是在平面應變及小范圍屈服條件下進行.則只需要測試樣上裂紋失穩(wěn)擴展時的臨界力FQ，即可測Kc .二.試樣(Kc試驗用)1.形狀和尺寸四種試樣：三點彎曲，緊湊拉伸，c形拉伸和圓形緊湊拉伸，常用前兩種測試前的兩個基本特點需預制疲勞裂紋滿足一定條件使其處于平面應變及小范圍屈 服由平面應變小范圍屈服時的塑性區(qū)尺寸R-1(L)2 0.11()22.2 yyy:測驗T和加載速率與 Kc測試相同時的材料屈服強度B故試樣尺寸需滿足如下條件a2.5（KC）2w ay韌帶寬度這些尺寸比Ro大一個數(shù)量級可滿足平面應變及小范圍屈

28、服由此可見，為了確定試樣尺寸，首先 要預先測定所測試樣的y值和估計或參考相近材料的K1C值據(jù)上式確定試樣的最小彎度B 根據(jù)試樣各尺寸方向的關系確定試樣其他尺寸.注意: 已知所測試樣材料Kic值范圍時，建議取偏高Kic值 所試材料的Kic值無法估計，可根據(jù)材料的y/E的值來確定.K 當確知2.5（C）2比表4-3推薦的尺寸小得多時，可采用尺寸較小的試樣. y2.試樣的制備試樣毛坯粗加工 熱處理磨削加工開缺口 預制疲勞裂紋 在高頻疲勞試驗機床上進行預制疲勞裂紋（在線切割機上加工，裂紋尖端半徑0.08-0.1mm,裂紋長度 0.025wor 1.5mm,-0.450.55 w預制疲勞裂紋時，先在試樣

29、的兩個側面上垂直于裂紋擴展方向用鉛筆或其他工具畫兩條標線 （如圖）其中標線 AB與0.5W相對應，標線 CD在最近缺口一側，兩條標線間的距離應不小于缺口 +疲勞裂紋總長度的 2.5%,即0.0125W. P S預制疲勞裂紋開始時載荷較大，但最大應變載荷需保證Kq q屹Y （ ） （ Kfmax：Q B W預制疲勞裂紋時的最大應力場強度因子）最/卜載荷交變載荷的最大值應使1 0.1最大載荷當疲勞裂紋長大到標線 CD位置時，應當減小最大載荷，在裂紋擴展的最后階段（即在裂紋總長度最后的2.5%的距離內）應使 Kfmax 60%K1C且Kfmax/E 0.01mm2,同時調整載 荷在-10.1之間預制

30、疲勞裂紋過程中，要用放大鏡或讀數(shù)顯微鏡仔細監(jiān)視裂紋的發(fā)展，遇到試樣兩側裂紋發(fā)展深度相差較大時，可將試樣調轉方向繼續(xù)加載3 .試驗裝置采用三點彎曲試料，其斷裂試驗點在萬能材料試驗機床上進行，通過X-Y函數(shù)記錄儀，獲得（P-V）.載荷與裂紋嘴張開位移曲線，從而可間接確定裂紋失穩(wěn)擴展時的載荷Pq.4 .實驗程序和方法用三點彎曲試樣測試斷裂韌性的程序及方法如下。測量試樣尺寸：在缺口附近至少三個位置上測量試樣水平寬度W,精確到 0.025mm或0.1%w,然后W W W2 W3 從 3從疲勞裂紋頂端至試樣的無缺口邊，沿著預期的裂紋擴展線至少在三個垂直間隔位置上測量寬度Bo精確到0.025 mm或0.1%W。然后取B 月一B2-B3-3 安裝彎曲試樣支座，使加力線通過跨距S的中點。偏差在1%S以內。放置試樣時，應使裂紋頂端位于跨距的正中， 偏差不彳#超過1%S而且試樣與支撐輪的軸線應成直角偏差20以內。標定引伸計用位移標定器進行標定。把引伸計裝在標定器上，對引伸計工作量程的10個等分點進行標定，然后取下引伸計。再重新裝上。做第二次標定。如此標定三次。引伸計的線性應當滿足： 每個位移讀數(shù)與最小二乘法擬合直線間的最大偏差不超過0.0025mm。(4)在試樣上用502膠水粘貼刀口，安裝引伸計，使刀口與引伸計兩臂前端的凹槽密切配合。將壓力傳感器和