裂紋張開位移（Crack Opening Displacement）是指彈塑性體受Ⅰ型（張開型）載荷時，原始裂紋部位的張開位移，簡稱COD，符號為δ。它是描述裂紋體狀態的一個斷裂力學參量。
基本介紹
- 中文名：裂紋張開位移
- 外文名：Crack Opening Displacement
- 類別：力學
- 相關概念：裂紋尖端張開位移
裂紋,裂紋的張開位移的確定,裂紋張開位移法,裂紋張開位移法套用,裂紋尖端張開位移符號,
裂紋
裂紋，例如：1、材料在應力或環境（或兩者同時）作用下產生的裂隙；2 、裂璺；3 、瓷器在燒制時有意做成的像裂璺的花紋；4 、GB-T232-1988金屬彎曲試驗方法：微裂紋： 長度小於2mm, 寬度小於0.2mm;裂紋；長度2-5mm,寬度0.2-0.5mm;裂縫:長度大於5mm, 寬度大於0.5mm;開裂：全寬度上的裂縫。還有不同材料的裂紋區分等。
裂紋的張開位移的確定
裂紋尖端應力強度因子 ( SIF)及裂紋的張開位移 ( COD)的確定是斷裂力學的首要任務。 可以從一些斷裂力學手冊及其教材中可查到一些理論的計算公式 ,但這只是有限的 ,無法滿足工程實際的要求 ,因為在較複雜的條件下求解 SIF或 COD是很困難的 ,甚至無法求解。 所以這時必須採用數值計算方法來確定其 SIF或 COD。 而邊界配位法具有簡單易懂、計算時間短、精確性高等優點 ,所以它要比其他數值計算方法 ,如有限元法等有很大的優越性。
裂紋張開位移法
裂紋張開位移法(crack opening displacementmethod )是裂紋張開位移中重要的方法，它主要用來判定裂紋擴展的方法。指彈塑性斷裂力學中以裂紋張開位移作為斷裂參量判別裂紋開始擴展的一個近似的工程方法。
裂紋張開位移法套用
焊接是製造業的基礎工藝與技術, 焊接結構是結構物的重要組成部分。焊接技術和焊接結構廣泛套用於經濟建設的許多領域, 如航空航天、核能利用、高層建築、船舶與海洋工程等等。焊接接頭是焊接結構的基本單元, 也是焊接結構強度和韌性的薄弱環節。據美國20世紀90年代統計, 因焊接接頭失效引起的經濟損失高達國民生產總值的5%。若按同比例推斷, 我國2002年國民生產總值約為10萬億元, 此項損失竟高達5 000億元! 因此, 確保焊接接頭的安全可靠, 其巨大的經濟效益和社會效益是顯而易見的。金屬材料焊接接頭的失效, 絕大部分是韌性不足所造成的。影響焊接接頭韌性的因素十分複雜, 也較難控制。焊接接頭中的焊縫金屬在焊接條件下快速冷卻, 受局部約束應力的作用, 在凝固和相變過程中形成粗大的柱狀晶粒, 還會產生各種偏析、夾雜、氣孔和微裂紋等缺陷, 這些缺陷會使焊態焊縫金屬脆化。
焊接接頭中的熱影響區, 由於在焊接熱源作用下母材經歷了一次或多次特殊的加熱和冷卻循環,其組織和性能惡化, 如粗晶脆化、析出脆化和組織轉變脆化等, 甚至產生微裂紋, 韌性明顯降低。韌性不足會造成失效, 但韌性過高也會使製造困難從而增加成本。因而工程實踐中要求將焊接接頭的韌性控制在一個合理的範圍內, 而要這樣做, 首先要能夠準確評價焊接接頭的韌性。
評價焊接接頭韌性的傳統試驗方法是夏比(Cha rpy )衝擊試驗。但是夏比衝擊韌性實際上是一個衡量焊接接頭抗衝擊能力的指標, 它不能全面反映焊接接頭的真實韌性, 也不能解釋焊接接頭的失效機制, 更不能反映焊接殘餘應力、焊接接頭幾何尺寸約束等因素對韌性的影響。因此, 用夏比衝擊韌性值來評價焊接接頭的韌性, 有明顯的局限性。
隨著斷裂力學學科的發展, 已有一種裂紋尖端張開位移(簡稱CTOD )試驗方法, 能較準確地評價焊接接頭的韌性。1991年, 英國焊接研究所提出標準BS 7448 Par t1, 給出了金屬材料CTOD、J和KIC的試驗方法。1997年, 英國焊接研究所又提出該標準的第二部分BS 7448 Par t2,針對焊接接頭中各區域性能不均勻和存在殘餘應力等特點, 對BS 7448 Par t1進行了修正和補充,這是國際上第一部測量焊接接頭CTOD、J和K IC的標準。
在導管架建造的焊接實踐中, 設計了兩種焊接工藝, 然後按照標準BS7448 Par t1 和BS 7448 Pa rt2, 在挪威船級社(DET NO RSK EV ER ITA S)鑑定員現場監督下, 用C TO D試驗方法, 評價了焊接接頭的韌性, 取得了良好的結果。
裂紋尖端張開位移符號
裂紋擴展時其尖端張開的位移，記為δ。δ的臨界值δc也是表征材料斷裂韌性的一個判據。
相應於裂紋尖端位於焊接接頭焊縫金屬中的COD值用符號δW表示；相應於裂紋尖端位於熔合區的COD值用符號δF表示；相應於裂紋尖端位於熱影響區的COD值用符號δH表示；相應於裂紋尖端位於不受焊接熱循環作用的基材中的COD 值用符號δB表示。
