平面应变断裂韧度的简易测定装置

一、引言 随着我国国民经济迅速发展,国防工业和国民经济各部门,如原子能、航空、造船、机械制造、石油化工、铁路等,都提出了大量的断裂方面的问题,迫切需要应用线弹性断裂力学的成果进行强度设计,为此就必须测定材料的断裂韧度K_(Ic)。测定K_(Ic)的材料试验机,要求比较精密,而且需配有适合于自动记录仪表的载荷、位移传感器。我们在尚无电子式精密材料试验机的情况下,因陋就简,土法上马,设计了这套简易的K_(Ic)测定装置,并用它进行了一百多次K_(Ic)和J_(Ic)的试验。试验结果表明,这套简易装置符合断裂力学试验的要求。     

试样尺寸对有限裂纹扩展的J_R阻力曲线的影响

作者将两种强度级别的18CrNiW 钢:σ_(0.2)=60.4kgf/mm~2(L 钢)和σ_(0.2)=83.6kgf/mm~2(H 钢),制成厚度从10mm 到95mm,共11种尺寸的三点弯曲试样,采用多试样法,在有限裂纹扩展(△α≤2.5%B 及≤5%b)条件下,测定了材料的J 积分阻力曲线.其中H 钢50×100mm 的大试样已接近K_(1c)的尺寸要求,所测得的K_(1c)约为470kgf·mm~(-3/2).试验表明,当试样尺寸满足了J 判据有效性条件时,对试验材料B,b≥50(J_(0.05)/σ_(0.2)),J_R 阻力曲线对试样尺寸不敏感.因此,J_R 阻力曲线可以用来表征材料裂纹稳定扩展阻力特性.本试验测得L 钢的J_(0.05)=9.4kgf/mm,dJ/dα=27kgf/mm~2;H 钢的J_(0.05)=7.3kgf/mm,dJ/dα=16kgf/mm~2.对于H 钢裂纹扩展量0.2mm 的J_R 值,即J_(0.2)(=9.7kgf/mm,由此换算的K_R 值=473kgf·mm~(-3/2))与大试样的K_(1c)值有很好的对应关系.     

应力强度因子K_Ⅰ的光弹性测定法

断裂力学研究有裂纹构件的强度。因此,必须研究裂纹尖端附近的应力场。对于线弹性材料,裂纹尖端附近的应力场主要由应力强度因子所控制。当应力强度因子K_I到达临界值——材料的断裂韧度K_(Ic)时,裂纹就迅速扩展,构件发生脆性破坏。所以,应力强度因子是线弹性断裂力学中的一个主要参数,确定任意构件的应力强度因子也就成为断     

LC4CS板材表面裂纹断裂韧性的试验研究

用B=3、5、7和8毫米(W=10B,L=2W)LC4CS板材试件进行表面裂纹断裂韧性的试验研究,发现从启裂到断裂的整个过程中有严重的Pop-in现象;不同a/c和a/B的裂纹,启裂均发生在φ=10°～20°的二角处;计算二角处启裂时的表面裂纹断裂韧性K_(Ie),得到与B、α/c和α/B无关的稳定值,此值与板材的平面应变断裂韧性K_(Ic)值吻合.此外,还得到启裂时应力～裂纹深度归一化曲线:σ_IB~(1/2)=196e~(-2·0826a/B),并应用疲劳裂纹形状扩展规律:c=0.663(α)~(1·98),如测出疲劳载荷LC4CS构件表面裂纹半长c和板厚B,即可估算其断裂韧性K_(I(?))(或K_(Ic))值.     

“弹塑性材料”的断裂力学问题

这里所说“弹塑性材料”是指塑性良好的金属材料,如有裂缝存在,在载荷作用下,裂缝开裂前先在其尖端产生大量的塑性变形。若用尺K_(Ic)法测定这种材料的断裂韧度是困难的,因为为了达到基本上符合线弹性理论的条件,不能不用厚度很大的试件,借以限制塑性区的发展。这是事实上往往做不到的,而且实际上也使测定工作失去了意义。一般来说,化工厂压力容器用钢材就属于这一类材料。 压力容器为什么迫切需要应用断裂力学? 过去化工厂用压力容器采用的是20g、20MnMo一类低强度钢材,其屈服强度一般在25至35公斤/毫米~2范围内,塑性比较良好。容器直径最大不超过1米左右。自化工厂向大型化发展以来,     

用圆环裂纹圆柱拉伸试样测K_(ⅠC)的等价能量法

本文将威特(Witt)等用紧凑拉伸试样测K_(Ic)的等价能量法用于圆环裂纹圆柱拉伸试样.用与紧凑拉伸试样的尺寸参数(D=B)相等的圆棒试样,可以测得更接近有效的K_(Ic)值.实验证明这一推广是可行的.文中将威特提出的一些规律和假定,作了补充证明.     

用环状裂纹圆柱试样测定铸镁合金的断裂韧度

本文介绍用轴对称环状裂纹圆柱试样测试铸造镁合金(ZM-5)的平面应变断裂韧度K_(1c)值,给出了满足脆性断裂条件的试样尺寸公式。文中还探讨了此种低σ_(0.2)和低韧度材料的线弹性断裂力学处理方法。     

材质不均匀性引起的突进型裂纹亚临界扩展问题的探讨

一、前言 近二十多年来,国内外断裂力学方法基本上都按照均质材料来建立脆断判据及对脆断安全的判据。例如线弹性断裂力学中Ⅰ型问题的脆断判据及对脆断安全的判据分别为式中K_I为Ⅰ型应力强度因子,K_(Ic)为Ⅰ型平面应变断裂韧度,n_k为对于脆断的安全系数,[K_I]为允许的应力强度因子。K_I的表达式可写作如下的普遍形式:     

断裂韧度试样应力强度因子的简便计算式

在断裂力学中,应力强度因子K_1是主要数据之一。因此,K_1的计算是断裂力学的一个重要内容。本文只讨论三点弯曲试样(图1)及紧凑拉伸试样(图2)的应力强度因子K_1的表达...     

用CT试样测定动态断裂韧性K_(1D)

在断裂冲击试验机上,用CT试样测定了35CrMnSiA、PCrN_(i1) M_0与45号钢的动态断裂韧性K_(1D),并与静态下的K_(1C)作了比较。K_(1D)一般比K_(1C)值低。本试验用瞬志波形存贮器寄存波形信号,用微机自动进行数据处理,并打印结果及绘制P—t曲线。     

含缺陷气瓶的安全与寿命估价

本文通过对A钢(0.12％C,2.7％Ni,1.0％Cr)母材及焊缝、室温及-40℃下的断裂韧度(K_(Ic))、裂纹扩展速率(da/dN)的测定,以及考虑了焊角应力集中对应力强度因子的影响,给出:17毫米厚A钢高压空气瓶,室温下临界裂纹尺寸大于壁厚,即符合“断裂前渗漏”的高安全设计要求;-40℃下临界裂纹尺寸a_c=3.8毫米。还给出:7000次使用寿命允许初始裂纹深度为1.5毫米;0.25毫米深、2毫米长的焊接微裂纹可以有22000次的使用寿命。 临界裂纹尺寸和寿命的估算,与高压空气瓶的实物疲劳和爆破实验结果是吻合的。     

断裂物理参量——解理断裂应力σ_f~*的研究

1.研究断裂物理的必要性断裂力学在工程界受到广泛的重视并取得了可喜的成果。在运用之余,人们常常会问:断裂力学中所采用的K_(Ic),J_(Ic),COD这些新的应用力学参量与材料的微观结构(组织、位错、夹杂形态)有什么内在的联系?怎样从材料的组织特征来计算它的强度和韧性,并以此来指导材料的成分配比和生产工艺使它的性能有     

Ⅱ型缺口试样应力场和应力场强度因子

1.前言对于理想的无限大Ⅱ型试样,应力场和应力场强度因子都有解析解。Hiroshi Tada等人给出了计算有限长度Ⅱ型试样K_Ⅱ的公式: F(a/b)=[1.30-0.65a/6+0.37(a/b)~2+0.28(a/b)~3]/(1-a/b)~1/2 (1) 其中,a和b分别表示裂纹和试样的长度,B是试样的厚度,P是外载荷。保持试样的长度和外载荷不变,按公式(1)计算,K_Ⅱ随裂纹长度a的变化,如图2中的曲线Ⅱ所示。结果表明,K_Ⅱ并不随a的增大而单调地增大,这和理想的无限大Ⅱ型试样的结果K_Ⅱ=τ(πa)~1/2相矛盾。另外,对Ⅱ型缺口试样的实验也表明,导致材料断     

用散光光弹性测量Ⅰ型应力强度因子

利用散光法确定Ⅰ型应力强度因子的可行性已在一根带边裂纹的梁承受纯弯曲的情况下得到证实。可以用光弹性条纹数据米获得裂缝尖端周围奇异区内的条纹梯度的表达式。Ⅰ型应力强度因子是通过把条纹梯度与奇异区内的局部应力联系起米,然后将这些结果外推到裂缝尖端而给予确定。实验结果和解析结果表示了良好的一致性,故建议将此法应用于三维断裂力学问题。 字符: σ_(xx),σ_(yy),σ_(zz)=笛卡尔坐标中的应力分量。 σ_0=远场应力在奇异区内的效应。 x,y,z=在图1中定义的笛卡尔坐标。 γ,θ=裂纹尖端处的极坐标。 K_Ⅰ=Ⅰ型应力强度因子。 K_(Ⅰth)=Ⅰ型应力强度因子的理论值。 f_σ=散光法应力条纹系数。 (dN)/(dx)=散光条纹梯度。     

COD测试中转动因子的确定

一、引言 线弹性断裂力学在工程中得到了广泛的应用,已成为工程结构防止脆断的一个重要工具。但是,对于大部分韧度好而强度不是很高的工程材料,测定平面应变断裂韧度需要很大的试样,这是很困难的,有时甚至是不可能的。因此迫切需要发展用小试样测定平     

消息与动态(36)

光调制自动光测弹性仪通过技术鉴定北京大学无线电系、物理系、力学系、电子仪器厂协作研制的光调制自动光测弹性仪可对平面光弹性模型(或三维应力冻结切片)上所测各点的主应力差N和主应力方向α进行逐点自动采集,通过微处理机算出所测截面的σ_x,σ_y和τ_(xy),并可将所得结果即时显示、打印和绘图。由于该系统采用光调制技术,待测各点的主应力方向和主应力差 ...     

K_Ⅰ,K_Ⅱ复合型三点弯曲试件应力强度因子的计算

线弹性断裂力学已发展成为工程设计的重要手段。但目前普遍采用的K_1=K(?)准则,仅适用于Ⅰ型(张开型)裂纹,而在实际工程结构中的裂纹,K_Ⅰ,K_Ⅱ,K_Ⅲ可能同时存在,欲预测结构中裂纹的失稳扩展,必须研究复合型断裂准则,并进行相应的实验。     

38Cr MoAl高强度钢KIC值的实验研究

本文用三点弯曲试件对不同a/W值的高强度钢38CrMoAl的临界应力强度因子K_(Ic)值进行了系列的实验研究,实验结果表明:a/W值减小,则材料的K_(IC)值增大.当a/W=0.1时,其K_(lC)值为a/W=0.5的1.2倍.另外,还对a/W值不同时实验中应注意的一些问题,进行了探讨.     

非线性断裂力学诸判据的相互关系

<正> 断裂力学的诸判据式都要求提供有关物体开始达到临界状态的信息.为此,需要确定物体在给定载荷下的临界裂纹尺寸,或是确定零件在给定裂纹尺寸时的承载能力.本文着重分析实际中最常用的断裂力学判据特性间的关系,这些特性包括临界应力强度因子K_(Ic),抗裂性极限I_c,裂纹顶端临界张开量δ_c,弹塑性范围中应变强度因子M_(εc)和能量积分J_v.     

用改进后的泰勒级数修正法确定具有表面裂纹的圆柱壳体的应力强度因子k_1

本文介绍了把改进后的泰勒级数修正法应用到线弹性断裂力学的三维问题实验研究中,应用光弹性倍增方法,从平板和圆柱壳表面半椭圆裂纹的应力冻结切片的实验值,根据最小二乘法原理排出Basic语言程序进行电算,以确定适合实验数据的最低次数曲线(k_(AP)-(r/a)~(1/2),外推求出应力强度因子k_T。比较平板(t=0.7cm)受均拉时和圆柱壳(D/t=13.3 D=9.3 cm t=0.7cm)受内压时,表面半椭圆裂纹短半轴处k_1之间的相互关系,来找出曲率修正的影响,并与一些常见的曲率修正近似公式计算结果相比较。