GB/T 24522-2009金屬材料低拘束試樣測定穩(wěn)定裂紋擴(kuò)展阻力的試驗(yàn)方法

犐犆犛７７．０４０．１０

犎２２

中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)

犌犅／犜２４５２２—２００９／犐犛犗２２８８９：２００７

金屬材料低拘束試樣測定穩(wěn)定裂紋

擴(kuò)展阻力的試驗(yàn)方法

犕犲狋犪犾犾犻犮犿犪狋犲狉犻犪犾狊—犕犲狋犺狅犱狅犳狋犲狊狋犳狅狉狋犺犲犱犲狋犲狉犿犻狀犪狋犻狅狀狅犳狉犲狊犻狊狋犪狀犮犲

狋狅狊狋犪犫犾犲犮狉犪犮犽犲狓狋犲狀狊犻狅狀狌狊犻狀犵狊狆犲犮犻犿犲狀狊狅犳犾狅狑犮狅狀狊狋狉犪犻狀狋

（ＩＳＯ２２８８９：２００７，ＩＤＴ）

２００９１０３０發(fā)布２０１００５０１實(shí)施

中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局

發(fā)布

中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會

書

犌犅／犜２４５２２—２００９／犐犛犗２２８８９：２００７

目次

前言!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Ⅰ

引言!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Ⅱ

１范圍!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１

２規(guī)范性引用文件!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１

３術(shù)語和定義!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１

４符號和說明!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２

５總則!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３

５．１緒言!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３

５．２試樣!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!４

５．３試驗(yàn)前的要求!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!６

５．４試驗(yàn)設(shè)備!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!７

５．５試驗(yàn)要求!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!８

５．６試驗(yàn)后裂紋測量!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１２

６δ５犪阻力曲線和ＣＴＯＡ的確定!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１５

６．１總則!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１５

６．２試驗(yàn)步驟!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１５

６．３犚曲線圖!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１６

６．４臨界ＣＴＯＡ的測定!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１７

７試驗(yàn)報(bào)告!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１８

７．１通則!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１８

７．２試樣、材料和試驗(yàn)環(huán)境!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１８

７．３試驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效性判定!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１９

７．４δ５犪曲線的判定!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２０

７．５ΨＣ的判定!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２０

附錄Ａ（資料性附錄）試驗(yàn)報(bào)告實(shí)例!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２１

附錄Ｂ（資料性附錄）測量裂紋尖端張開位移δ５的裝置!!!!!!!!!!!!!!!!!２５

附錄Ｃ（資料性附錄）裂紋尖端張開角Ψ的測量!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２７

附錄Ｄ（資料性附錄）斷裂韌度特征值的測定!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３４

書

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前言

本標(biāo)準(zhǔn)等同采用國際標(biāo)準(zhǔn)ＩＳＯ２２８８９：２００７《金屬材料低拘束試樣測定穩(wěn)定裂紋擴(kuò)展阻力的試驗(yàn)

方法》（英文版）。

為了便于使用，本標(biāo)準(zhǔn)做了下列編輯性修改：

———“本國際標(biāo)準(zhǔn)”一詞改為“本標(biāo)準(zhǔn)”；

———用小數(shù)點(diǎn)“．”代替作為小數(shù)點(diǎn)的逗號“，”；

———?jiǎng)h除了國際標(biāo)準(zhǔn)的前言；

———引用文件按對應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)作了更改；

———?jiǎng)h除了國際標(biāo)準(zhǔn)的參考文獻(xiàn)；

———對圖４的子圖的次序進(jìn)行了重新編排；

———附錄Ｃ．３的章節(jié)次序進(jìn)行了重新編排。

本標(biāo)準(zhǔn)的附錄Ａ、附錄Ｂ、附錄Ｃ和附錄Ｄ為資料性附錄。

本標(biāo)準(zhǔn)由中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會提出。

本標(biāo)準(zhǔn)由全國鋼標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會歸口。

本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：武漢鋼鐵（集團(tuán)）公司、中國石油大學(xué)、中國石油天然氣集團(tuán)公司管材研究所。

本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：李榮鋒、邱保文、陳士華、李書瑞、"應(yīng)宏、帥健、莊傳晶。

Ⅰ

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引言

ＧＢ／Ｔ２１１４３采用緊湊拉伸試樣和三點(diǎn)彎曲試樣測定穩(wěn)態(tài)或失穩(wěn)裂紋擴(kuò)展起始點(diǎn)的特定斷裂韌

度，并且測定穩(wěn)態(tài)裂紋擴(kuò)展阻力。由于這些試樣類型具有近方形剩余韌帶，而維持裂紋尖端處于高約束

狀態(tài)。如果尺寸要求得到滿足，由此測定的犓ＩＣ、δ０．２ＢＬ、犑０．２ＢＬ對尺寸不敏感，并被認(rèn)為是斷裂韌度下限

值。盡管沒有明顯說明，其裂紋擴(kuò)展阻力曲線（犚曲線）同樣對尺寸不敏感。

工程實(shí)踐過程中，有些情況不能被ＧＢ／Ｔ２１１４３所覆蓋，例如：

———試樣厚度遠(yuǎn)低于采用ＧＢ／Ｔ２１１４３測定尺寸不敏感性斷裂性能的試樣厚度要求；

———可用的材料厚度不能保證經(jīng)加工的試樣滿足尺寸不敏感性判據(jù)；

———結(jié)構(gòu)件的受力狀態(tài)是拉伸而不是彎曲。

這些情況下結(jié)構(gòu)件的拘束狀態(tài)比ＧＢ／Ｔ２１１４３中規(guī)定試樣的低，因此基于ＧＢ／Ｔ２１１４３的試驗(yàn)結(jié)

果會導(dǎo)致過低預(yù)測結(jié)構(gòu)件的裂紋擴(kuò)展阻力和承載能力。

Ⅱ

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金屬材料低拘束試樣測定穩(wěn)定裂紋

擴(kuò)展阻力的試驗(yàn)方法

１范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了均勻金屬材料低拘束裂紋體試樣塑性變形在承受準(zhǔn)靜態(tài)加載時(shí)穩(wěn)定裂紋擴(kuò)展阻力

δ５和ΨＣ的測定方法。緊湊拉伸試樣和中心裂紋拉伸試樣有缺口，采用疲勞的方法預(yù)制裂紋，在緩慢增

加位移量的條件下進(jìn)行試驗(yàn)。

本標(biāo)準(zhǔn)描述的試驗(yàn)方法涵蓋那些不滿足斷裂性能尺寸不敏感的試樣，例如尺寸相對單薄的緊湊拉

伸試樣和中心裂紋拉伸試樣。

本標(biāo)準(zhǔn)給出了測定裂紋擴(kuò)展阻力曲線（犚曲線）的方法。按照ＧＢ／Ｔ２１１４３測定緊湊拉伸試樣斷裂

韌度特征值，中心裂紋拉伸試樣斷裂韌度特征值的測定方法在附錄Ｄ中給出。

裂紋擴(kuò)展阻力的測定可以使用多試樣法和單試樣法。多試樣法要求各名義上相同的試樣加載一定

程度的位移。韌性裂紋擴(kuò)展量予以標(biāo)記，隨后打開試樣測量裂紋擴(kuò)展。只要能夠滿足準(zhǔn)確度要求，基于

卸載柔度法和電位法的單試樣法也能夠測量裂紋擴(kuò)展。推薦的單試樣法由ＧＢ／Ｔ２１１４３描述。無論哪

種方法，目的是獲得足夠多的數(shù)據(jù)點(diǎn)充分地描述材料裂紋擴(kuò)展阻力行為。

測定δ５相對簡單易行。δ５的結(jié)果由阻力曲線表示，顯示裂紋擴(kuò)展特定極限范圍的唯一性。遠(yuǎn)離該

極限范圍，緊湊拉伸試樣的δ５阻力曲線顯示了對試樣寬度的強(qiáng)依賴性，而中心裂紋拉伸試樣的δ５阻力

曲線顯示了對試樣寬度的弱依賴性。

ＣＴＯＡ的試驗(yàn)測定很困難。臨界ＣＴＯＡ由裂紋擴(kuò)展一定程度后達(dá)到的穩(wěn)定值表示。ＣＴＯＡ的概

念可以應(yīng)用于特大量的裂紋擴(kuò)展，適用性超過現(xiàn)有δ５的應(yīng)用范圍。