断裂力学试验
研究断裂力学的方式
断裂力学试验(Fracture mechanics test)是固体力学中的试验,是研究断裂力学的唯一方式。
简介
断裂力学(Fracture Mechanics),1921年英国科学家Griffith研究“为什么玻璃的实际强度比从它的分子结构所预期的强度低得多?”,推测“由于微小的裂纹所引起的应力集中而产生”,提出适合于判断脆性材料的与材料裂纹尺寸有关的断裂准则——能量准则。
常用试验
常用的试验有下列四种:
①三点弯曲试验
这是断裂韧性测试中应用最广的一种。因试验中对试样进行三点弯曲加载而得名。三点弯曲试验用于测定应力强度因子KI、裂纹张开位移δ和J积分等参量。试验中通过测得的载荷- 位移(裂纹嘴张开位移或施力点位移)曲线,可计算出与临界条件相应的参量值。
②紧凑拉伸试验
和其他具有同等测试能力的试验相比,这种试验的体积最小(尺寸紧凑),因而得名。紧凑拉伸试验已在断裂韧性和裂纹扩展速度测试中得到广泛应用,特别是被用于核压力容器材料的评价和研究中。试验时通过加载孔对试样施加拉伸载荷。
③落锤试验
落锤试验属于动态断裂试验,它是一种特制的简支梁式的试验。试样的受拉伸表面上,堆焊一条纵向的脆性焊道,在焊道上锯一个横向切口。试验时,将试样冷却到一定的温度,让锤头自由落下,对试样作一冲击,并测出使试样脆性焊道上的切口开裂到边缘的最高温度。这温度称为材料的无延性转变温度,简称NDT。它在设计中作为材料的最低使用温度。
④宽板试验
宽板试验是一种大型的试验室试验。在很多情况下,它可以模拟实际焊接结构的断裂。试样纵向焊缝两侧预先制成的切口用于模拟裂缝。试验时,在所要求的温度下对试板施加拉伸载荷,并测量切口达到开裂时的载荷和应变。低于某一温度时,试板在低应力下就开裂;而在该温度以上,断裂前试板发生屈服,并产生大的应变,这个温度就是脆性断裂起始温度。这种试验往往要求试验机具有数千吨的加载能力。
断裂试验是随工程断裂问题的研究和断裂力学的发展而发展起来的。到目前止,用三点弯曲试验、紧凑拉伸试验测试临界的KI、δ和J积分的试验方法以及落锤试验的试验方法等已经标准化,但尚需进一步完善。而另一些与环境因素有关的试验、结构模拟试验等则仍在发展之中,有待标准化。另外,各种断裂试验之间的相互关系,试验室试验与结构运行性能之间的关系等,都有待进一步积累数据和研究。
参考资料
最新修订时间:2024-07-19 23:02
目录
概述
简介
常用试验
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