GBT 42914-2023 鋁合金產(chǎn)品斷裂韌度試驗方法

鋁合金產(chǎn)品斷裂韌度試驗方法2023-08-06發(fā)布國家市場監(jiān)督管理總局國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會 I 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 14方法概述 5試驗條件 26儀器設(shè)備 26.1試驗機 26.2疲勞預(yù)裂紋設(shè)備 6.3引伸計 26.4試驗夾具 36.5防翹曲裝置 57平面應(yīng)變斷裂韌度試驗方法 7.1試樣 57.2測試步驟 7.3試驗數(shù)據(jù)處理 7.4結(jié)果處理與結(jié)果表示 8平面應(yīng)力斷裂韌度試驗方法 8.1采用中心裂紋試樣的試驗方法 8.2采用緊湊拉伸試樣的試驗方法 8.3結(jié)果處理與結(jié)果表示 9試驗報告 9.1平面應(yīng)變斷裂韌度試驗 9.2平面應(yīng)力斷裂韌度試驗 附錄A(規(guī)范性)引伸計線性度檢驗方法 參考文獻 I本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由中國有色金屬工業(yè)協(xié)會提出。本文件由全國有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC243)歸口。本文件起草單位：西南鋁業(yè)(集團)有限責(zé)任公司、國標(biāo)(北京)檢驗認(rèn)證有限公司、有色金屬技術(shù)經(jīng)濟研究院有限責(zé)任公司、中鋁材料應(yīng)用研究院有限公司、東北輕合金有限責(zé)任公司、天津忠旺鋁業(yè)有限公司、廣西南南鋁加工有限公司、有研工程技術(shù)研究院有限公司、上海航空材料結(jié)構(gòu)檢測股份有限公司、山東南山鋁業(yè)股份有限公司、中國兵器裝備集團第五九研究所有限公司、中車青島四方機車車輛股份有1鋁合金產(chǎn)品斷裂韌度試驗方法本文件描述了鋁合金產(chǎn)品斷裂韌度的試驗方法。本文件適用于鋁合金軋制板材、擠壓棒材、擠壓板材、擠壓管材、擠壓型材和鍛件產(chǎn)品的平面應(yīng)變斷裂韌度和平面應(yīng)力斷裂韌度的測定。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T8170數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定GB/T10623金屬材料力學(xué)性能試驗術(shù)語GB/T12160—2019金屬材料單軸試驗用引伸計系統(tǒng)的標(biāo)定GB/T16825.1—2022金屬材料靜力單軸試驗機的檢驗與校準(zhǔn)第1部分：拉力和(或)壓力試驗機測力系統(tǒng)的檢驗與校準(zhǔn)JJG475電子式萬能試驗機JJG556軸向加力疲勞試驗機JJG762引伸計JJG1063電液伺服萬能試驗機3術(shù)語和定義GB/T10623界定的術(shù)語和定義適用于本文件。4方法概述通過循環(huán)加載對帶機加工缺口的試樣預(yù)制疲勞裂紋，對帶尖銳裂紋的試樣施加垂直于裂紋平面的拉力時，裂紋尖端會發(fā)生小范圍的塑性變形，通常試樣裂紋尖端塑性區(qū)包括內(nèi)部的平面應(yīng)變區(qū)與表面的平面應(yīng)力區(qū)。若試樣厚度足夠小，平面應(yīng)變區(qū)可忽略不計，裂紋尖端近似處于平面應(yīng)力狀態(tài)，可測得平面應(yīng)力斷裂韌度，平面應(yīng)變區(qū)占比隨著試樣厚度的增大而增大，當(dāng)試樣厚度增大至一定程度時，裂紋尖端近似處于平面應(yīng)變狀態(tài)，可測得平面應(yīng)變斷裂韌度。斷裂韌度試驗分為兩類：——平面應(yīng)力斷裂韌度試驗：使用中心裂紋試樣或?qū)挾扰c厚度的比值大于4的緊湊拉伸試樣測定鋁合金材料的平面應(yīng)力斷裂韌度(Kc)、表觀平面應(yīng)力斷裂韌度(Ka)或裂紋擴展抗力強度因——平面應(yīng)變斷裂韌度試驗：使用寬度與厚度的比值在2～4之間的緊湊拉伸試樣測定鋁合金材料2的平面應(yīng)變斷裂韌度(K?),或在無法測定K?時，評定K?的條件值(Kα)是否可作為“批產(chǎn)放行Kq”。5試驗條件6儀器設(shè)備6.1試驗機試驗機應(yīng)具有計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，宜采用軸向加力疲勞試驗機、萬能試驗機或拉力試驗機：——軸向加力疲勞試驗機應(yīng)按JJG556進行校準(zhǔn)，并滿足JJG556規(guī)定的疲勞試驗機計量特性要求；——萬能試驗機或拉力試驗機的測力系統(tǒng)應(yīng)按JJG475或JJG1063進行校準(zhǔn)，試驗機測力系統(tǒng)的準(zhǔn)確度應(yīng)達到或優(yōu)于GB/T16825.1—2022的1級。6.2疲勞預(yù)裂紋設(shè)備疲勞預(yù)裂紋設(shè)備宜采用符合6.1規(guī)定的軸向加力疲勞試驗機；采用其他設(shè)備時，設(shè)備的靜態(tài)力示值相對誤差應(yīng)在士1.0%范圍內(nèi)，靜態(tài)力示值重復(fù)性相對誤差應(yīng)不大于1.0%。注：疲勞預(yù)裂紋設(shè)備用于疲勞裂紋預(yù)制，試驗機用于測定斷裂韌度，兩者可為同一臺設(shè)備，也可為不同設(shè)備。6.3.1引伸計系統(tǒng)按JJG762進行校準(zhǔn)，測定平面應(yīng)變斷裂韌度時，引伸計準(zhǔn)確度應(yīng)達到或優(yōu)于GB/T12160—2019的1級；測定平面應(yīng)力斷裂韌度時，引伸計準(zhǔn)確度應(yīng)達到或優(yōu)于GB/T12160-2019的2級。6.3.2引伸計線性度應(yīng)按附錄A規(guī)定的方法定期檢驗，宜每周檢驗一次。6.3.3引伸計與刀口之間的接觸點應(yīng)能在一定范圍內(nèi)自由轉(zhuǎn)動，引伸計安裝示意圖見圖1。3標(biāo)引序號說明：1——試樣；2—-引伸計；3——引伸計懸臂凹槽。引伸計懸臂凹槽根部的半徑應(yīng)在0.10mm～0.15mm范圍內(nèi)。圖1引伸計安裝示意圖6.4試驗夾具6.4.1緊湊拉伸試樣可采用U型鉤夾具(見圖2)。4標(biāo)引序號說明：W——試樣寬度；D——加力桿螺紋大徑；1——加力桿螺紋；2——加力平面。夾具用銷釘直徑應(yīng)為0.024W-8oasw,U型鉤和銷釘?shù)挠捕葢?yīng)不小于40HRC。注：表面粗糙度Ra的單位為微米(μm),其他尺寸的單位為毫米(mm)。a為便于安裝引伸計，可切去U型鉤的邊角。圖2適用于緊湊拉伸試樣的U型鉤夾具6.4.2中心裂紋試樣可采用多排螺栓夾具、單插銷夾具或楔形夾具加載，寬度大于305mm的試樣應(yīng)使用多排螺栓夾具或楔形夾具。夾具與試樣接觸面的表面粗糙度(Ra)應(yīng)不大于0.8μm。圖3給出了適用于中心裂紋試樣的多排螺栓夾具示例。5標(biāo)引序號說明：2—-試樣；圖3多排螺栓夾具圖示6.5防翹曲裝置防翹曲裝置應(yīng)具備壓力調(diào)整功能，可提供足夠高的剛性約束，裝置與試樣接觸面的表面粗糙度(Ra)應(yīng)不大于0.8μm。7平面應(yīng)變斷裂韌度試驗方法7.1試樣7.1.1試樣形狀及尺寸7.1.1.1平面應(yīng)變斷裂韌度試驗采用緊湊拉伸試樣(見圖4),試樣尺寸應(yīng)符合圖4規(guī)定[2<(W/B)≤4的6試樣的厚度(B)除外]。試樣的寬厚比(W/B)宜為2,應(yīng)滿足2≤(W/B)≤4,裂紋長度(a)應(yīng)滿足0.45≤(a/W)≤0.55。試樣厚度與寬度應(yīng)符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或訂貨單(或合同)的規(guī)定，當(dāng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或訂貨單(或合同)中無規(guī)定時宜符合表1規(guī)定。注：厚度相同、寬厚比不同的試樣測得的K?值或Kα值可能存在差異，通常寬厚比較大的試樣測得的K?值或Ko值較大。標(biāo)引序號說明：1——起始缺口平面；2——緊湊拉伸試樣的加力線；W——試樣寬度；a——裂紋長度；圖4緊湊拉伸試樣(W/B=2)表1試樣厚度與寬度要求產(chǎn)品類型產(chǎn)品厚度試樣厚度與寬度“軋制板材6.35mm～50mm裂紋擴展預(yù)期平面垂直于縱向，裂紋擴展預(yù)期方向為橫向的試樣，或裂紋擴展預(yù)期平面垂直于橫向，裂紋擴展預(yù)期方向為縱向的試樣，試樣厚度宜等于板厚；其他試樣厚度宜盡可能大，但應(yīng)不大于50mm裂紋擴展預(yù)期平面垂直于縱向，裂紋擴展預(yù)期方向為橫向的試樣，或裂紋擴展預(yù)期平面垂直于橫向，裂紋擴展預(yù)期方向為縱向的試樣，試樣厚度宜為50mm;其他試樣厚度宜盡可能大，但應(yīng)不大于50mm7表1試樣厚度與寬度要求(續(xù))產(chǎn)品類型產(chǎn)品厚度試樣厚度與寬度擠壓產(chǎn)品 一符合表2規(guī)定，試樣寬度宜不小于50mm鍛件宜選用表2中尺寸能滿足表7要求的最小尺寸的試樣當(dāng)可熱處理強化鋁合金產(chǎn)品(或樣坯)在熱處理過程中沒有消除應(yīng)力時(狀態(tài)代號T_51、T_510、T_511、T_52、T_54,表示消除應(yīng)力狀態(tài)),應(yīng)選取寬度(W)不大于100mm且寬厚比(W/B)等于2的試樣。當(dāng)加工試樣或試驗過程中發(fā)現(xiàn)試驗可能受到殘余應(yīng)力影響時，或改變試樣尺寸測得的Kq值發(fā)生了用其他方法(例如厚度小于25mm的高韌度材料，試樣厚度不變，增大試樣寬度后測得的Kα值可能顯著增大)不能解釋的顯著變化時，若采用試樣寬度(W)不大于60mm的試樣可測得有效Kl,可切取厚度(B)盡可能小(B≤30mm),且W/B=2的試樣用于重新試驗。試樣厚度應(yīng)不小于6.35mm?！苯M織不均勻的鍛件，在預(yù)制疲勞裂紋時可能出現(xiàn)局部裂紋擴展量明顯偏小，局部裂紋擴展方向偏離預(yù)期方向，或裂紋沿預(yù)期方向到擴展一定長度后偏離預(yù)期方向等情況而導(dǎo)致試驗無效，減小試樣尺寸可降低出現(xiàn)此類情況的概率。表2緊湊拉伸試樣型號及其試樣寬度和厚度試樣型號“試樣寬度(W)mm試樣厚度(B)mm首選值可選范圍CT25.425.40CT3030.00CT4040.0020.00CT5050.0025.00CT6060.0030.00CT7070.0035.00CT8080.0040.0020.00～40.00CT9090.0045.00CT10050.00CT11055.00CT12060.00CT12763.50緊湊拉伸試樣型號以“CT后綴寬度值”命名，但當(dāng)試樣厚度小于其寬度的一半時，以CT后綴寬度值后附腳注“B和試樣厚度值”命名，對于產(chǎn)品厚度在0.25W～0.50W之間的產(chǎn)品加工的全厚度試樣，以CT后綴寬度值后附腳注“BF”命名。例如寬度為100mm的試樣型號為CT100;厚度為25mm的厚板上切取的寬度為100mm的試樣型號為CT100s;厚度為25mm～50mm的厚板上切取的寬度為100mm的全厚度試樣型號為CT100F。7.1.1.2試樣的疲勞裂紋起始缺口分為直通形缺口(見圖5)和山形缺口(見圖6)兩種。起始缺口平面應(yīng)與相交的試樣表面垂直(偏差在±2°以內(nèi)),并與預(yù)期裂紋擴展方向平行，缺口尺寸應(yīng)符合表3的規(guī)8定，缺口根部半徑應(yīng)不大于0.25mm,宜不大于0.10mm。標(biāo)引序號說明：0——缺口根部角度；h——缺口高度；1——疲勞裂紋擴展量。圖5直通形缺口標(biāo)引序號說明：Ln——山形缺口表面機加工缺口長度；β——山形缺口角度；1——疲勞裂紋擴展量。兩側(cè)Lx的差異應(yīng)不大于0.01W。圖6山形缺口表3緊湊拉伸試樣缺口尺寸缺口根部角度(θ)山形缺口角度(β)缺口高度(h)90～120試樣寬度不大于16.00mm時缺口高度應(yīng)為1.6mm,試樣寬度大于16.00mm時缺口高度應(yīng)不小于1.6mm且小于0.1W97.1.1.3起始缺口應(yīng)加工整體刀口或附加刀口，用于安裝引伸計，見圖7。a)整體刀口b)附加刀口mmmmmm45～60θ?~90標(biāo)引序號說明：l?——整體刀口深度；θ?——刀口尖端角度；θ?——整體刀口底部角度；l?——附加刀口刀片厚度；Lg——計量長度；Lg——有效計量長度。a典型值，在滿足Lg≤W/2條件下可采用與引伸計測量范圍相匹配的任意長度。試樣取樣方向、取樣位置應(yīng)符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或訂貨單(或合同)的規(guī)定，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或訂貨單(或合同)中未規(guī)定取樣方向時，按表4規(guī)定取L-T方向試樣；產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或訂貨單(或合同)中未規(guī)定取樣位置時，按表4規(guī)定的取樣位置切取試樣。需方對取樣方向有特殊要求(如圖8所示的L-S方向、T-S方向、S-T方向)時，由供需雙方商定，并在訂貨單(或合同)中注明。表4平面應(yīng)變斷裂韌度試樣取樣方向和取樣位置產(chǎn)品類型取樣方向“取樣位置軋制板材見圖8板厚不大于100mm時，板材產(chǎn)品任意位置的1/2厚度處；板厚大于100mm時，L-T方向與T-L方向試樣從板材產(chǎn)品任意位置的1/4厚度處切?。籗-L方向試樣從板材產(chǎn)品任意位置的1/2厚度處切取鍛件模鍛件閉式模鍛件—L-T方向、T-L方向、S-L方向試樣分別從鍛件L向、T向、S向的最厚部位中心處切取開式模鍛件鍛件矩形鍛件見圖8鍛件1/2厚度處”鍛餅圓鍛餅見圖9正多邊形鍛餅1見圖10鍛餅1/2厚度與內(nèi)切圓1/2半徑處表4平面應(yīng)變斷裂韌度試樣取樣方向和取樣位置(續(xù))產(chǎn)品類型取樣方向“取樣位置鍛件鍛件鍛棒圓鍛棒見圖11正多邊形鍛棒見圖12鍛棒內(nèi)切圓1/2半徑處”鍛環(huán)見圖13、圖14鍛環(huán)1/2壁厚處與1/2高度處”鍛壓管見圖15鍛壓管1/2壁厚處異形鍛件——由供需雙方協(xié)商確定，并在圖樣中注明軋環(huán)見圖13軋環(huán)1/2壁厚處與1/2高度處”擠壓產(chǎn)品棒材扁棒見圖8擠壓前端橫截面1/2厚度處與1/2寬度處圓棒見圖11擠壓前端橫截面上1/2半徑處正多邊形棒d見圖12擠壓前端橫截面上的內(nèi)切圓1/2半徑處板材見圖8擠壓前端橫截面任意位置的1/2厚度處管材見圖15擠壓前端壁厚的中心處型材見圖16、圖17任意位置橫截面最大壁厚的中心處，該中心處的壁寬(或?qū)挾?小于67.5mm時，在壁寬(或?qū)挾?不小于67.5mm的壁厚中心處切取最大樣坯，取樣位置應(yīng)避開擠壓焊縫的方向；模鍛件的金屬流線方向由供方標(biāo)記或通過金相檢測方法確定。”鍛件的試樣可在鍛件的延長部分切取，或在額外生產(chǎn)的取樣件上切取。采用機加工或沖孔等不改變金屬流線的方式加工為圓環(huán)形鍛件時，取樣位置與鍛環(huán)一致。正多邊形的鍛餅、鍛棒、擠壓棒材的取樣方向通過內(nèi)切圓確定。采用機加工或沖孔等不改變金屬流線的方式加工為圓環(huán)形鍛件時，取樣位置與鍛壓管一致。包括反擠壓鍛壓管和芯軸拔長鍛壓管，當(dāng)采用擴、軋、擠、拔等方式組合生產(chǎn)時，按最終決定金屬流向的生產(chǎn)方式確定產(chǎn)品類型。標(biāo)引序號說明：L——金屬流線方向(產(chǎn)品縱向);S——垂直于金屬流線的橫截面短邊方向(產(chǎn)品高向);T——垂直于S方向和L方向(產(chǎn)品橫向)。圖8軋制板材、矩形鍛件、擠壓扁棒、擠壓板材的緊湊拉伸試樣取樣方向示意圖標(biāo)引序號說明：L——金屬流線方向(產(chǎn)品徑向);S——垂直于金屬流線的橫截面短邊方向(產(chǎn)品高向);T——垂直于S方向和L方向。圖9圓鍛餅的緊湊拉伸試樣取樣方向示意圖標(biāo)引序號說明：L——金屬流線方向；S——垂直于金屬流線的橫截面短邊方向(產(chǎn)品高向);T——垂直于S方向和L方向。圖10正多邊形鍛餅的緊湊拉伸試樣取樣方向示意圖標(biāo)引序號說明：L——金屬流線方向(產(chǎn)品縱向);S——垂直于金屬流線的橫截面徑向(產(chǎn)品徑向);T——垂直于S方向和L方向。圖11圓鍛棒、擠壓圓棒的緊湊拉伸試樣取樣方向示意圖標(biāo)引序號說明：L——金屬流線方向(產(chǎn)品縱向);S——垂直于金屬流線的橫截面內(nèi)切圓徑向；T——垂直于S方向和L方向。圖12正多邊形鍛棒、擠壓正多邊形棒的緊湊拉伸試樣取樣方向示意圖標(biāo)引序號說明；L——金屬流線方向；S——垂直于金屬流線的橫截面短邊方向(產(chǎn)品徑向);T——垂直于S方向和L方向(產(chǎn)品高向)。圖13鍛環(huán)(高度與壁厚比大于2)、軋環(huán)的緊湊拉伸試樣取樣方向示意圖標(biāo)引序號說明：L——金屬流線方向；S——垂直于金屬流線的橫截面短邊方向(產(chǎn)品高向);T——垂直于S方向和L方向(產(chǎn)品徑向)。圖14鍛環(huán)(高度與壁厚比不大于2)的緊湊拉伸試樣取樣方向示意圖標(biāo)引序號說明：L——金屬流線方向(產(chǎn)品縱向);S——垂直于金屬流線的橫截面徑向(產(chǎn)品徑向);T——垂直于S方向和L方向。圖15鍛壓管、擠壓管材的緊湊拉伸試樣取樣方向示意圖標(biāo)引序號說明：L——產(chǎn)品縱向(金屬流線方向);S——垂直于金屬流線的橫截面高度方向(產(chǎn)品高向);T——垂直于S方向和L方向(產(chǎn)品橫向);b?——型材寬度尺寸1;b?——型材寬度尺寸2;t?——型材厚度尺寸1;t?——型材厚度尺寸2。圖16擠壓型材在最大壁厚的中心處切取(L-T方向)緊湊拉伸試樣示意圖標(biāo)引序號說明：L——產(chǎn)品縱向(金屬流線方向);S——垂直于金屬流線的橫截面高度方向(產(chǎn)品高向);T——垂直于S方向和L方向(產(chǎn)品橫向)。圖17擠壓型材在較大寬度的壁厚中心處切取(L-T方向)緊湊拉伸試樣示意圖7.1.3.1試樣加工時避免冷作硬化或過熱對材料力學(xué)性能產(chǎn)生影響。7.1.3.2當(dāng)可熱處理強化鋁合金產(chǎn)品(或樣坯)在熱處理過程中沒有消除應(yīng)力時，宜在試樣缺口加工前后測量試樣高度h?與h?(見圖18),并計算試樣高度變化值△h(△h=h?-h?)。b)加工缺口后a)加工缺口前圖18緊湊拉伸試樣加工缺口前、后示意圖7.2測試步驟7.2.1.1沿著預(yù)期的裂紋擴展線，在3個等間隔位置測量試樣厚度，精確至0.02mm或0.1%(以較大者為準(zhǔn)),計算3個試樣厚度測試值的平均值，記為試樣厚度(B)。7.2.1.2在靠近缺口處3個位置測量試樣寬度，精確至0.02mm或0.1%(以較大者為準(zhǔn)),計算3個位置試樣寬度測量結(jié)果的平均值，記為試樣寬度(W)。安裝試樣前，載荷讀數(shù)應(yīng)置零。將試樣安裝在U型鉤夾具槽口的中間，試樣幾何中心與槽口中間面的偏離應(yīng)控制在±0.8mm范圍內(nèi)，試樣與槽口兩側(cè)內(nèi)壁不應(yīng)接觸。將引伸計安裝在試樣刀口處，刀口尖端應(yīng)卡入引伸計懸臂凹槽根部。當(dāng)需要在預(yù)制疲勞裂紋期間參考GB/T6398—2017規(guī)定的柔度法實時測量裂紋長度時，應(yīng)在預(yù)制疲勞裂紋前安裝引伸計，引伸計讀數(shù)應(yīng)置零，否則可在預(yù)制疲勞裂紋后安裝引伸計。7.2.4疲勞裂紋預(yù)制7.2.4.1選用0<R<1的應(yīng)力比預(yù)制疲勞裂紋時，可使用U型鉤夾具。使用其他夾具時，應(yīng)進行K校準(zhǔn)，K校準(zhǔn)結(jié)果的誤差應(yīng)不大于5%。7.2.4.2可在恒定載荷或K控制條件下單階段或多階段預(yù)制疲勞裂紋。疲勞裂紋預(yù)制應(yīng)符合表5規(guī)定。實施K控制的方法見GB/T6398—2017。表5疲勞裂紋預(yù)制要求要求應(yīng)力比(R)全過程的最大應(yīng)力強度因子(Kmx)≤0.8Kα*最后階段(0.0125W)的最大應(yīng)力強度因子(K;)≤0.6Kα*試樣的Kα值需要在試驗完成后才能確定，可采用保守的估計值[如產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或訂貨單(或合同)規(guī)定的Ki指標(biāo)]計算Kmx與K;的上限以確保滿足要求。7.2.4.3多階段預(yù)制裂紋時，每次降低最大應(yīng)力強度因子(Kmx)的幅度宜不大于20%。7.2.4.4按7.1.3.2測得的△h不小于0.08mm時，試驗結(jié)果可能受殘余應(yīng)力影響，宜選用0.1<R≤0.7的應(yīng)力比預(yù)制疲勞裂紋，以獲得較平直的疲勞裂紋，減小殘余應(yīng)力對試驗的影響。注：試驗結(jié)果受殘余應(yīng)力影響時，選用R=0.1的應(yīng)力比預(yù)制的疲勞裂紋一般具有較大的彎曲度(即試樣內(nèi)部裂紋比表面裂紋長得多),此時測得的K。值一般高于選用0.1<R≤0.7的應(yīng)力比預(yù)制疲勞裂紋的試樣測得的以0.55MPa·m2/s～2.75MPa·m÷/s范圍內(nèi)的應(yīng)力強度因子速率(K)(或與其相當(dāng)?shù)妮d荷速率、橫梁位移速率)對試樣連續(xù)加載，并記錄力-位移(F-V)曲線。采用橫梁位移速率時，K會在裂紋開始擴展后下降，以試樣彈性變形階段的K為準(zhǔn)。力-位移曲線彈性段的初始部分非線性時，經(jīng)供需雙方協(xié)商，可按表1重新確定試樣尺寸。7.2.6.1試樣斷裂后，沿著試樣厚度從一側(cè)表面到另一側(cè)表面每間隔1/4厚度處測量裂紋長度(見圖19),記為a;(i=1,2,…,5),精確至0.05mm或0.5%(以較大者為準(zhǔn)),按公式(1)計算裂紋長度(a),數(shù)值以毫米(mm)表示，計算結(jié)果表示到小數(shù)點后兩位，數(shù)值修約按GB/T8170的規(guī)定進行。標(biāo)引序號說明：1——預(yù)制的疲勞裂紋；2——斷口；3——緊湊拉伸試樣的加力線。圖19緊湊拉伸試樣的裂紋測量位置示意圖7.2.6.2測量并記錄最小裂紋擴展量、裂紋平面(包括疲勞裂紋與后續(xù)的2%裂紋擴展)與起始缺口平面的夾角(θ?)(見圖20)。應(yīng)在試樣中間的平直斷裂區(qū)域測量θ?,不包括試樣表面剪切唇(見圖21)。注：有些材料(如2024T351)的試樣表面可能因局部塑性變形產(chǎn)生剪切唇。標(biāo)引序號說明：O?——裂紋平面與起始缺口平面的夾角；1——裂紋平面；2——起始缺口平面?！皥D中裂紋平面與起始缺口平面平行，無法標(biāo)記θa。b)θ?大于10°(不符合要求)圖20緊湊拉伸試樣裂紋平面與起始缺口平面夾角示意圖標(biāo)引序號說明：1——試樣表面剪切唇；2——試樣中間的平直斷裂區(qū)域。圖21試樣表面剪切唇的典型圖示7.2.6.3檢查并記錄是否出現(xiàn)多條裂紋。7.2.6.4裂紋應(yīng)滿足表6要求。當(dāng)試樣兩側(cè)表面都出現(xiàn)裂紋，兩側(cè)表面裂紋都比三個內(nèi)部裂紋短，且任一表面裂紋小于0.85a時；或按7.1.3.2測得的△h不小于0.08mm時，試驗結(jié)果可能受殘余應(yīng)力影響，可按公式(2)計算裂紋長度修正值(a'),數(shù)值以毫米(mm)表示，計算結(jié)果表示到小數(shù)點后兩位，數(shù)值修約按GB/T8170的規(guī)定進行。該修正值僅用于計算7.3.3.2中的Kα值，不應(yīng)作為計算有效K?值的裂紋長度(a)。表6裂紋要求要求裂紋長度(a)0.45W～0.55W內(nèi)部裂紋長度差異az、a?、a?三者中最大者與最小者之差不大于0.la表面裂紋長度a?與as均在0.85a～1.15a范圍內(nèi)表面裂紋長度差異a?與as之差的絕對值不大于0.la裂紋擴展量直通形缺口任何位置的裂紋擴展量都應(yīng)不小于1.3mm或0.025W(以較大者為準(zhǔn));對于山形缺口，試樣兩側(cè)表面都應(yīng)出現(xiàn)疲勞裂紋裂紋平面與起始缺口平面夾角(θ。)不應(yīng)大于10°裂紋數(shù)量只準(zhǔn)許一條從缺口根部開始擴展的裂紋7.3試驗數(shù)據(jù)處理作力-位移曲線(曲線分3種類型，見圖22)線性部分的最佳擬合直線OA,與位移軸交于O點，從O點出發(fā)畫一條斜率(F/V);等于0.95(F/V)。的割線OFs,與力-位移曲線交于Fs,其中(F/V)。是OA的斜率，如果力-位移曲線上在F;之前的每一個點的力均小于Fs(見圖22中I型曲線),則取Fα=Fs;如果F?之前有一個最大力超過F?(見圖22中Ⅱ型曲線和Ⅲ型曲線),則取該最大力為Fα。標(biāo)引序號說明：OA——力-位移曲線線性部分最佳擬合直線；I——I型曲線；1——試樣存在殘余壓應(yīng)力等原因?qū)е铝?位移曲線的初始非線性；2——試樣存在殘余張應(yīng)力等原因?qū)е铝?位移曲線的初始非線性。圖22力-位移曲線示例當(dāng)按7.1.3.2測得的△h不小于0.08mm時，可將原點移動至原始力-位移曲線的△h與其對應(yīng)的載荷處以重建力-位移曲線(見圖23),然后按7.3.1分析獲得新的Fα,即為Fa。GB/T42914—2023F'——修正后的力；1——新坐標(biāo)系的原點。圖23重建力-位移曲線及分析示意圖7.3.3計算K?值7.3.3.1緊湊拉伸試樣的應(yīng)力強度因子(K)按公式(3)計算，數(shù)值以兆帕二分之一次方米(MPa·m)表示，將F。值代入公式(3)計算的應(yīng)力強度因子(K),即為K。值。式中：F——載荷，單位為千牛(kN);B——試樣厚度，單位為毫米(mm);W試樣寬度，單位為毫米(mm);a——裂紋長度，單位為毫米(mm)。7.3.3.2按7.2.6.4判斷試驗結(jié)果可能受殘余應(yīng)力影響時，可采用裂紋長度修正值(a')代替公式(3)中的裂紋長度(a),計算Kq的修正值(Kαc)。7.3.3.3當(dāng)按7.1.3.2測得的△h不小于0.08mm,且預(yù)制疲勞裂紋的應(yīng)力比R≤0.1時，也可將Fa代入公式(3)計算應(yīng)力強度因子(K),即為K。的修正值(Kα),但此時不準(zhǔn)許采用裂紋長度修正值(a')代替公式(3)中的裂紋長度(a)。7.4結(jié)果處理與結(jié)果表示7.4.1若試驗條件符合表7規(guī)定，則Kα值等于K?值。K?值應(yīng)按GB/T8170的規(guī)定修約至0.1MPa·m。表7平面應(yīng)變斷裂韌度試驗有效性條件類別試驗有效性條件條件序號試樣尺寸試樣韌帶尺寸(W-a)1載荷比(Fmx/Fα)2疲勞裂紋預(yù)制應(yīng)力比(R)3全過程的最大應(yīng)力強度因子(Kmx)4最后階段(0.0125W)的最大應(yīng)力強度因子(Kr)5加載加載速率0.55MPa·m2/s～2.75MPa·m2/s6裂紋裂紋長度(a)7內(nèi)部裂紋長度差異az、a?、a?三者中最大者與最小者之差不大于8表面裂紋長度a?與as均在0.85a～1.15a范圍內(nèi)9表面裂紋長度差異a?與as之差的絕對值不大于0.la裂紋擴展量直通形缺口任何位置的裂紋擴展量都應(yīng)不小于1.3mm或0.025W,以較大者為準(zhǔn)；對于山形缺口，試樣兩側(cè)表面都應(yīng)出現(xiàn)疲勞裂紋裂紋平面與起始缺口平面夾角(θ?)不應(yīng)大于10°裂紋數(shù)量只準(zhǔn)許一條從缺口根部開始擴展的裂紋試樣韌帶尺寸宜符合W-a≥5(Kg/Rpoz)2的要求。7.4.2當(dāng)試驗結(jié)果不符合表7中條件序號為1、2、5、7的任意一項或多項，但符合其他項試驗有效性條行Kg”的條件時，由供需雙方協(xié)商是否可用于判斷產(chǎn)品斷裂韌度是否合格，并在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或訂貨單(或合同)中注明，當(dāng)不準(zhǔn)許使用Kα值判斷產(chǎn)品斷裂韌度是否合格時，應(yīng)重新取樣進行試驗。K。值應(yīng)按GB/T8170的規(guī)定修約至0.1MPa·m÷。表7中條件序號試驗有效性條件評定“批產(chǎn)放行Kg”條件試樣韌帶尺寸(W-a)1試樣寬度(W)符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或訂貨單(或合同)規(guī)定，或產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或訂貨單(或合同)沒有規(guī)定時已取至最大”載荷比(Fmx/Fq)2試樣厚度(B)符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或訂貨單(或合同)規(guī)定，或產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或訂貨單(或合同)沒有規(guī)定時已取至最大”最后階段(0.0125W)的最大應(yīng)力強度因子(Kr)5裂紋長度(a)7按表2選擇可切取的最大試樣寬度(W),允許5mm加工余量?！幢?選擇可切取的最大試樣厚度(B),允許5mm加工余量。7.4.3當(dāng)試驗受殘余應(yīng)力影響時，按7.3.3.2或7.3.3.3計算的Kaα值，以及使用R>0.1的K。值是否可用于產(chǎn)品放行，由供需雙方協(xié)商確定。Kac值應(yīng)按GB/T81700.1MPa·m2預(yù)制裂紋獲得的規(guī)定修約至8平面應(yīng)力斷裂韌度試驗方法8.1采用中心裂紋試樣的試驗方法8.1.1試樣形狀及尺寸8.1.1.1試樣形狀、試樣尺寸應(yīng)符合圖24的規(guī)定。試樣的裂紋長度(a)是裂紋兩側(cè)尖端根部距離(2a)的一半。a)使用多排螺栓夾具b)使用單銷釘夾具標(biāo)引序號說明：W——試樣寬度；d——中心孔的直徑；a——裂紋長度；1——試樣寬度中心線。圖24中心裂紋試樣示意圖8.1.1.2應(yīng)在試樣中心孔加工整體刀口或使用附加刀口，以安裝引伸計，見圖25。位移測量點的初始跨距(2Y。)是在對試樣加載前測得的位移測量點的跨距(2Y),2Y?應(yīng)與引伸計的測量范圍相匹配。在試樣加載期間，位移測量點的半跨距(Y)等于2Y?加上引伸計測得的位移(V)之和的一半。a)整體刀口示例1b)整體刀口(較厚試樣可選)示例2c)附加刀口標(biāo)引序號說明：B——試樣厚度；Y——位移測量點的半跨距。圖25中心裂紋試樣刀口示意圖8.1.1.3試樣的疲勞裂紋起始缺口及包跡線見圖26。a)在中心孔處加工整體刀口b)使用附加刀口標(biāo)引序號說明：d?——中心孔整體刀口刀尖位置的直徑；d?——采用附加刀口時中心孔的直徑；a?——初始裂紋長度；1—-裂紋擴展；2——包跡線；3——疲勞裂紋起始缺口。d?應(yīng)大于引伸計夾持位置的直徑，d?應(yīng)不小于3mm,疲勞裂紋起始缺口兩側(cè)根部的中點與試樣寬度中心線的距離應(yīng)不大于0.002W,缺口根部半徑宜不大于0.10mm。圖26中心裂紋試樣疲勞裂紋起始缺口及包跡線8.1.1.4試樣初始裂紋兩側(cè)尖端根部的距離(2a?,等于疲勞裂紋起始缺口兩側(cè)根部的距離加上兩側(cè)的裂紋擴展量)應(yīng)符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或訂貨單(或合同)的規(guī)定，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或訂貨單(或合同)無規(guī)定時，2a。應(yīng)在0.25W～0.40W范圍內(nèi)，宜為0.25W。8.1.1.5試樣厚度(B)應(yīng)符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或訂貨單(或合同)的規(guī)定，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或訂貨單(或合同)無規(guī)定時，當(dāng)產(chǎn)品厚度不大于6.35mm時試樣厚度應(yīng)等于產(chǎn)品厚度，否則試樣厚度為6.35mm。8.1.1.6試樣寬度(W)應(yīng)符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或訂貨單(或合同)的規(guī)定，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或訂貨單(或合同)無規(guī)定時，試樣寬度宜為400mm,應(yīng)在380mm～406mm范圍內(nèi)。寬度在380mm～406mm范圍內(nèi)的試樣可能無法測得有效的平面應(yīng)力斷裂韌度，當(dāng)需要測得有效的平面應(yīng)力斷裂韌度時，可根據(jù)預(yù)期的最大Kg值(Kgmx)和規(guī)定非比例延伸強度(Ro2)具體選定試樣寬度，表9給出了最小試樣寬度推薦值。表9可測定有效平面應(yīng)力斷裂韌度的試樣寬度推薦值KRmax/R.m2mm試樣取樣方向、取樣位置應(yīng)符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或訂貨單(或合同)的規(guī)定，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或訂貨單(或合同)中未規(guī)定取樣方向時，按表10規(guī)定取L-T方向與T-L方向的試樣；產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或訂貨單(或合同)中未規(guī)定取樣位置時，按表10規(guī)定的取樣位置切取試樣。表10平面應(yīng)力斷裂韌度試樣取樣方向和取樣位置產(chǎn)品類型取樣方向“取樣位置軋制板材見圖27任意位置的1/2厚度處擠壓產(chǎn)品扁棒或板材見圖27任意位置橫截面的1/2厚度處型材參考圖27b任意位置橫截面最大壁寬所在壁的壁厚的中心處，取樣位置應(yīng)避開擠壓焊縫采用“兩個英文大寫字母以短橫線相連”的形式表示試樣取樣方向，即“裂紋擴展預(yù)期平面的垂線方向-裂紋擴展預(yù)期方向”,以字母“L”代表產(chǎn)品的金屬流線方向；以字母“S”代表垂直于金屬流線的產(chǎn)品橫截面短邊(或橫截面高度)方向；以字母“T”代表垂直于“S”和“L”的方向?！睌D壓型材從最大壁寬所在壁切取矩形樣坯后參考圖27確定試樣取樣方向。標(biāo)引序號說明：S——垂直于金屬流線的橫截面短邊方向(產(chǎn)品高向);L——金屬流線方向(產(chǎn)品縱向);T——垂直于S方向和L方向(產(chǎn)品橫向)。圖27軋制板材、擠壓扁棒、擠壓板材的中心裂紋試樣取樣方向示意圖試樣加工時避免冷作硬化或過熱對材料力學(xué)性能產(chǎn)生影響，試樣需要熱處理時，應(yīng)在熱處理后加工缺口。8.1.4.1.1沿著預(yù)期的裂紋擴展線，在兩側(cè)缺口根部和試樣邊緣之間至少各測量1個位置的厚度，取其平均值，記為試樣厚度(B),精確至0.5%。8.1.4.1.2在缺口平面處測量試樣寬度(W),精確至0.5%。8.1.4.1.3測量位移測量點的初始跨距(2Y。,可在疲勞裂紋預(yù)制后測量),精確至0.02mm。8.1.4.2.2安裝試樣時應(yīng)保證試樣寬度中心線與夾持系統(tǒng)中心線重合(見圖3),并保持試樣平直，避免翹曲或扭彎。8.1.4.2.3試樣寬度不大于406mm且試樣厚度不小于5mm時，可不安裝防翹曲裝置；其他情況下應(yīng)安裝防翹曲裝置，并在試樣與裝置之間加入潤滑介質(zhì)，如聚四氟乙烯塑料薄膜或重油，在試驗期間潤滑介質(zhì)不應(yīng)進入裂紋。適當(dāng)調(diào)整裝置的壓力，以防止試樣翹曲，并避免產(chǎn)生過大摩擦。引伸計安裝應(yīng)符合7.2.3的規(guī)定。8.1.4.4.1產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或訂貨單(或合同)規(guī)定不預(yù)制疲勞裂紋時，按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或訂貨單(或合同)執(zhí)行，否則應(yīng)預(yù)制疲勞裂紋。8.1.4.4.3可在恒定載荷或K控制條件下單階段或多階段預(yù)制疲勞裂紋，預(yù)制疲勞裂紋時最大應(yīng)力強度因子(Km)應(yīng)不大于16.5MPa·m。多階段預(yù)制疲勞裂紋時，最后一個階段的Kmx下降幅度應(yīng)不大于30%,裂紋擴展量應(yīng)不小于0.65mm,循環(huán)次數(shù)宜不小于5000次。實施K控制的方法見8.1.4.4.4缺口兩端的裂紋擴展量都應(yīng)不小于1.3mm,當(dāng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或訂貨單(或合同)規(guī)定了裂紋長度時，在試樣表面測得的裂紋長度應(yīng)不小于規(guī)定裂紋長度且與規(guī)定裂紋長度的差值應(yīng)不大于0.0125W或2.5mm(以較大者為準(zhǔn))。機加工缺口應(yīng)在圖26所示的包跡線范圍內(nèi)。以0.55MPa·m=/s～2.75MPa·m=/s范圍內(nèi)的應(yīng)力強度因子速率(K)(或與其相當(dāng)?shù)妮d荷速率、橫梁位移速率)對試樣連續(xù)加載，并記錄力-位移(F-V)曲線。采用橫梁位移速率時，K會在裂紋開始擴展后下降，以試樣彈性變形階段的K為準(zhǔn)?？蓪υ嚇有遁d(見圖28中曲線1與曲線2,在塑性段卸載時，一般卸載到卸載前試驗力的約80%;在彈性段卸載時，可完全卸載),以檢查試樣翹曲情況，如果出現(xiàn)以下任意一種情況，則說明試樣翹曲情況會明顯影響試驗結(jié)果，應(yīng)對防翹曲裝置進行調(diào)整： 卸載、重新加載的力-位移(F-V)曲線的斜率相差大于2%:——卸載或重新加載的力-位移曲線非線性；——卸載和重新加載的力-位移曲線形成環(huán)路(見圖28中曲線2)。F標(biāo)引序號說明：1—-曲線1(試樣無明顯翹曲的曲線);2——曲線2(試樣翹曲，與裝置發(fā)生明顯摩擦的曲線);3——在彈性段或塑性段的局部卸載再加載的幅度。圖28檢查試樣翹曲示例8.1.4.7.1試樣斷裂后，在試樣1/2厚度處和兩個1/4厚度處測量裂紋長度，計算三個裂紋長度測量值的平均值，記為初始裂紋長度(ao)。如果兩個表面裂紋長度的平均值與三個內(nèi)部裂紋長度的平均值的差異不大于1.0%,也可以取兩個表面裂紋長度的平均值作為初始裂紋長度(ao)。裂紋長度測量精確至0.2mm。8.1.4.7.2檢查裂紋是否超出起始缺口平面10°(從機加工缺口根部開始)范圍，如果超出，測量并記錄臨界點到參考平面的距離(ap),見圖29,如果兩側(cè)都超出，則記錄較小的值為a值。標(biāo)引序號說明：apm——臨界點到初始裂紋兩側(cè)根部中點的距離；1——臨界點；2——裂紋；3——參考平面(經(jīng)過試樣寬度中心線的平面)。注：裂紋包括疲勞裂紋和試樣加載時產(chǎn)生的裂紋兩部分。圖29中心裂紋試樣斷裂后裂紋偏離起始缺口平面臨界點測量示意圖8.1.5試驗數(shù)據(jù)處理8.1.5.1確定力-位移曲線線性部分的切線及O點通過線性擬合得到力-位移(F-V)曲線線性部分的切線，確定切線與位移軸的交點(O點),見圖30。標(biāo)引序號說明：1——力-位移曲線；2——曲線線性部分的切線；3——在曲線初始線性部分以外選擇的任意分析點；4——通過分析點與O點的割線。圖30力-位移曲線及分析示意圖GB/T42914—2023滿足0.2≤2a/W≤0.8及Y/W≤0.5條件時，將力-位移曲線線性部分的切線斜率(△F/△V)。與初始裂紋長度(a?)代入公式(4)計算中心裂紋試樣的有效彈性模量(E),數(shù)值以吉帕(GPa)表示。如果不滿足0.9≤Ec/E≤1.1(E為彈性模量),應(yīng)檢查力、位移、試樣尺寸、裂紋長度、擬合計算過程等，重新計算或重新取樣試驗，直至滿足要求。式中：△F/△V——力-位移(F-V)曲線的切線或割線的斜率，單位為千牛每毫米(kN/mm);B——試樣厚度，單位為毫米(mm);W——試樣寬度，單位為毫米(mm);Y——位移測量點的半跨距，單位為毫米(mm);a——裂紋長度，單位為毫米(mm);v——鋁合金材料的泊松比。8.1.5.3計算有效裂紋長度(a8.1.5.3.1在力-位移曲線上選取初始線性部分以外的特定數(shù)據(jù)點(例如力值最大的點)作為分析點，見圖30,計算通過分析點與O點的割線的斜率(△F/△V)。8.1.5.3.2選取一個用來迭代計算的裂紋長度區(qū)間，區(qū)間下限記為au,區(qū)間上限記為au,區(qū)間中點記8.1.5.3.3將割線的斜率(△F/△V)與am代入公式(4)計算區(qū)間中點對應(yīng)的有效彈性模量(Em)。8.1.5.3.4若En=E,或au與an的差值小于0.0001mm,迭代終止。否則，若E>E,則選取裂紋長度區(qū)間[au,am]作為下一次計算的裂紋長度區(qū)間；若Em<E,則選取裂紋長度區(qū)間[ay,au]作為下一次計算的裂紋長度區(qū)間。8.1.5.3.5按8.1.5.3.2～8.1.5.3.4迭代計算ai與au,首次計算時取au=0.1W,au=0.4W,am=0.25W,直至迭代終止，以迭代終止時的裂紋長度區(qū)間中點(am)作為該分析點的有效裂紋長度(a。)。8.1.5.4計算應(yīng)力強度因子(K)F——載荷，單位為千牛(kN);B——試樣厚度，單位為毫米(mm);W——試樣寬度，單位為毫米(mm);a——裂紋長度，單位為毫米(mm)。8.1.5.5計算塑性區(qū)尺寸(ry)與物理裂紋長度(ap)8.1.5.5.1物理裂紋長度(ap)按公式(6)計算，數(shù)值以毫米(mm)表示。ap=ae—ryGB/T42914—2023式中：8.1.5.5.2將分析點的力值與物理裂紋長度(ap)代入公式(5)計算K(ap)?！?7)分析點的凈截面應(yīng)力有效性判據(jù)(R、)按公式(8)計算。 F——分析點的載荷，單位為千牛(kN);Ro?——材料的規(guī)定非比例延伸強度，單位為兆帕(MPa)。8.1.5.7.1將分析點的力值與有效裂紋長度(ae)代入公式(5)計算的應(yīng)力強度因子(K)即為KR。8.1.5.7.2采用力-位移(F-V)曲線上最大力對應(yīng)的分析點計算的Kg即為Kc,若試樣在最大力下產(chǎn)生了過大的裂紋擴展(即發(fā)生突進，見圖31),則應(yīng)采用首個達到最大力的點作為分析點。標(biāo)引序號說明：1——首個達到最大力的點；2——最大力下發(fā)生的突進。圖31最大力下的突進示意圖8.1.5.7.3采用最大力對應(yīng)的點作為分析點，將最大力與初始裂紋長度(ao)代入公式(5)計算的應(yīng)力強度因子(K)即為K。8.1.5.8.1在力-位移曲線初始線性部分以外選擇多個分析點計算Kg和△a。,其中有效裂紋擴展△a。=ac-a?,相鄰分析點之間的斜率下降幅度應(yīng)大致相等，分析點數(shù)應(yīng)不少于20,宜不少于50。8.1.5.8.2以KR-△a。數(shù)據(jù)組中達到指定有效裂紋擴展量之前的最大的△a.對應(yīng)的KR作為指定有效裂紋擴展量△a。下的Kg值，或通過線性插值計算KR值(見圖32)。Ad:標(biāo)引序號說明：2——因Rv>1無效的(△ae,Kg)點；4——線性插值方法計算的指定有效裂紋擴展量△a。下的Kg值。圖32Kg-△a曲線示意圖8.2采用緊湊拉伸試樣的試驗方法8.2.1試樣形狀及尺寸8.2.1.1試樣形狀見圖4,試樣的寬厚比(W/B)應(yīng)大于4,試樣除厚度(B)以外的尺寸應(yīng)符合圖4規(guī)定，且試樣各部位的厚度差應(yīng)不大于0.127mm或0.01W(以較大者為準(zhǔn))。8.2.1.2試樣的疲勞裂紋起始缺口應(yīng)選用直通形缺口(見圖5),起始缺口平面應(yīng)與相交的試樣表面垂直(偏差在士2°以內(nèi)),并與預(yù)期裂紋擴展方向平行，缺口根部角度應(yīng)小于90°,宜不大于30°,缺口高度應(yīng)在1.6mm～W/16mm范圍內(nèi)，缺口根部半徑應(yīng)不大于0.25mm,宜不大于0.10mm。8.2.1.3起始缺口應(yīng)加工整體刀口用于安裝引伸計(見圖7)。8.2.1.4試樣初始裂紋長度(ao)應(yīng)符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或訂貨單(或合同)的規(guī)定，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或訂貨單(或合同)無規(guī)定時，a?應(yīng)在0.35W～0.55W范圍內(nèi)。8.2.1.5試樣厚度(B)應(yīng)符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或訂貨單(或合同)的規(guī)定，當(dāng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或訂貨單(或合同)中無規(guī)定時，試樣厚度應(yīng)等于產(chǎn)品厚度。8.2.1.6試樣寬度(W)應(yīng)符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或訂貨單(或合同)的規(guī)定，當(dāng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或訂貨單(或合同)中無規(guī)定時，試樣寬度宜不小于80mm。試樣取樣方向、取樣位置應(yīng)符合8.1.2的規(guī)定。試樣制備應(yīng)符合8.1.3的規(guī)定。8.2.4.1.1沿著預(yù)期的裂紋擴展線，在2個位置測量試樣厚度，計算各厚度測量值的平均值，記為試樣厚度(B),精確至0.5%。8.2.4.1.2在缺口平面處測量試樣寬度(W),精確至0.5%。8.2.4.2.2試樣厚度不小于10mm時可不安裝防翹曲裝置，否則應(yīng)安裝防翹曲裝置，并在試樣與裝置之間加入潤滑介質(zhì)，如聚四氟乙烯塑料薄膜或重油，在試驗期間潤滑介質(zhì)不應(yīng)進入裂紋。適當(dāng)調(diào)整裝置的壓力，以防止試樣翹曲，并避免產(chǎn)生過大摩擦。引伸計安裝應(yīng)符合7.2.3的規(guī)定。8.2.4.4.1產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或訂貨單(或合同)規(guī)定不預(yù)制疲勞裂紋時，按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或訂貨單(或合同)執(zhí)行，否則應(yīng)預(yù)制疲勞裂紋。8.2.4.4.2使用U型鉤夾具預(yù)制疲勞裂紋，應(yīng)力比(R)應(yīng)滿足0<R<1,宜為0.1。8.2.4.4.3裂紋擴展量應(yīng)不小于1.3mm,當(dāng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或訂貨單(或合同)規(guī)定了裂紋長度時，在試樣表面測得的裂紋長度應(yīng)不小于規(guī)定裂紋長度且與規(guī)定裂紋長度的差值應(yīng)不大于0.0125W或2.5mm(以較大者為準(zhǔn))。機加工缺口應(yīng)在圖33所示的包跡線范圍內(nèi)。標(biāo)引序號說明：1——裂紋擴展；2——包跡線；3——疲勞裂紋起始缺口。圖33緊湊拉伸試樣的包跡線示意圖8.2.4.4.4疲勞裂紋預(yù)制還應(yīng)滿足8.1.4.4.3的規(guī)定。試樣加載應(yīng)符合8.1.4.5的規(guī)定。8.2.4.6試樣翹曲檢查試樣翹曲檢查應(yīng)符合8.1.4.6的規(guī)定。8.2.4.7裂紋測量8.2.4.7.1試樣斷裂后，在試樣1/2厚度處和兩個1/4厚度處測量裂紋長度，計算三個裂紋長度測量值的平均值，記為初始裂紋長度(ao)。如果兩個表面裂紋長度的平均值與三個內(nèi)部裂紋長度的平均值的差異不大于0.5%,也可以取兩個表面裂紋長度的平均值作為初始裂紋長度(ao)。裂紋長度測量精確至0.2mm。8.2.4.7.2檢查裂紋是否超出起始缺口平面10°(從機加工缺口根部開始)范圍，如果超出，測量并記錄臨界點到參考平面的距離(a),見圖29(緊湊拉伸試樣的參考平面經(jīng)過試樣加力線)。8.2.5試驗數(shù)據(jù)處理8.2.5.1確定力-位移曲線線性部分的切線及O點按8.1.5.1規(guī)定確定力-位移曲線線性部分的切線及O點。8.2.5.2計算有效彈性模量(Ecm)按公式(9)計算緊湊拉伸試樣的有效彈性模量(E),數(shù)值以吉帕(GPa)表示。如果不滿足0.9≤Et/E≤1.1,應(yīng)檢查力、位移、試樣尺寸、裂紋長度、擬合計算過程等，重新計算或重新取樣試驗，直至滿足要求。式中：(△F/△V)?！?位移(F-V)曲線切線的斜率，單位為千牛每毫米(kN/mm);a?——初始裂紋長度，單位為毫米(mm);W——試樣寬度，單位為毫米(mm);B——試樣厚度，單位為毫米(mm)。8.2.5.3計算有效裂紋長度(ae)在力-位移曲線上選取初始線性部分以外的特定數(shù)據(jù)點(例如力值最大的點)作為分析點，見圖30,計算通過分析點與O點的割線斜率的倒數(shù)(△V/△F),按公式(10)計算緊湊拉伸試樣的反向柔度系數(shù)(U),然后按公式(11)計算該分析點的有效裂紋長度(ae),數(shù)值以毫米(mm)表示。式中：E——有效彈性模量，單位為吉帕(GPa);(△V/△F)—-力-位移(F-V)曲線的割線斜率的倒數(shù)，單位為毫米每千牛(mm/kN)。a=(1.0010-4.6695U+18.460U2-236.82U3+1214.90U1-2143.6U)·W8.2.5.4計算應(yīng)力強度因子(K)GB/T42914—20238.2.5.5計算塑性區(qū)尺寸(ry)與物理裂紋長度(ap)8.1.5.5規(guī)定的迭代計算方法也適用于緊湊拉伸試樣，但計算過程中應(yīng)將分析點的力值與物理裂紋長度(ap)代入公式(3)計算K(ap)。8.2.5.6計算凈截面應(yīng)力有效性判據(jù)(R、)分析點的凈截面應(yīng)力有效性判據(jù)(R、)按公式(12)計算。式中：ry——塑性區(qū)尺寸，單位為毫米(mm);W——試樣寬度，單位為毫米(mm);ap——物理裂紋長度，單位為毫米(mm)。8.2.5.7計算Kg、Kc或Kap8.2.5.7.1將分析點的力值與有效裂紋長度(a。)代入公式(3)計算的應(yīng)力強度因子(K)即為KR。8.2.5.7.2采用力-位移(F-V)曲線上最大力對應(yīng)的分析點計算的KR即為Kc,若試樣在最大力下產(chǎn)生了過大的裂紋擴展(即發(fā)生突進，見圖31),則應(yīng)采用首個達到最大力的點作為分析點。8.2.5.7.3采用最大力對應(yīng)的點作為分析點，將最大力與初始裂紋長度(ao)代入公式(3)計算的應(yīng)力強度因子(K)即為Kap8.2.5.8計算指定有效裂紋擴展量△a。下的Kg指定有效裂紋擴展量△a。下的Kg的計算應(yīng)符合8.1.5.8的規(guī)定。8.3結(jié)果處理與結(jié)果表示8.3.2若R>1,或試樣發(fā)生翹曲，或試驗結(jié)果對應(yīng)的a。值大于按8.1.4.7.2測定的a值，則試驗結(jié)果無效。試樣尺寸符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求且僅因R。>1無效的試驗結(jié)