基本介紹
- 中文名：斷裂力學試驗
- 外文名：Fracture mechanics test
- 提出者：Griffith
- 提出時間：1921年
- 套用學科：固體力學
- 適用領域範圍：斷裂力學
簡介,常用試驗,
簡介
斷裂力學(Fracture Mechanics)，1921年英國科學家Griffith研究“為什麼玻璃的實際強度比從它的分子結構所預期的強度低得多？”，推測“由於微小的裂紋所引起的應力集中而產生”，提出適合於判斷脆性材料的與材料裂紋尺寸有關的斷裂準則——能量準則。
而斷裂力學試驗則是研究斷裂力學的唯一方式。
常用試驗
常用的試驗有下列四種：
①三點彎曲試驗 這是斷裂韌性測試中套用最廣的一種。因試驗中對試樣進行三點彎曲載入而得名。三點彎曲試驗如圖1所示,它用於測定應力強度因子KI、裂紋張開位移δ和J積分等參量。試驗中通過測得的載荷- 位移（裂紋嘴張開位移或施力點位移）曲線，可計算出與臨界條件相應的參量值。三點彎曲試驗中斷裂力學參量的表達式如下：
表達式
表達式
表達式②式中P為試驗載荷；W和B分別為試樣的高和寬；a為試樣中的裂紋長度；y1為三點彎曲試樣的幾何形狀因子，它是a/W的函式（查表）;ν為泊松比；σy為材料的屈服應力；E為彈性模量（見材料的力學性能）；z為與位移測量位置有關的常數;Vp為裂紋嘴張開位移的塑性部分;Up為試樣應變能的塑性部分；rp為試樣塑性變形階段的轉動因子，常取0.40或0.45。將斷裂時的各測量值代入上述公式，就得到KI、δ和J的臨界值。 ②緊湊拉伸試驗 和其他具有同等測試能力的試驗相比，這種試驗的體積最小(尺寸緊湊)，因而得名。緊湊拉伸試驗已在斷裂韌性和裂紋擴展速度測試中得到廣泛套用，特別是被用於核壓力容器材料的評價和研究中。緊湊拉伸試驗如圖 2所示。試驗時通過載入孔對試樣施加拉伸載荷。緊湊拉伸試驗中斷裂力學參量的表達式為：
表達式
表達式③式中y2為緊湊拉伸試樣的幾何形狀因子;t為試樣厚度。 ③落錘試驗 落錘試驗屬於動態斷裂試驗，它是一種特製的簡支梁式的試驗。圖3為落錘試驗示意圖。試樣的受拉伸表面上，堆焊一條縱向的脆性焊道，在焊道上鋸一個橫向切口。試驗時，將試樣冷卻到一定的溫度，讓錘頭自由落下，對試樣作一衝擊，並測出使試樣脆性焊道上的切口開裂到邊緣的最高溫度。這溫度稱為材料的無延性轉變溫度,簡稱NDT。它在設計中作為材料的最低使用溫度。
