平面应变断裂韧度kⅠc的测定PPT课件

1 金属力学性能实验 平面应变断裂韧度k c的测定 2 一 实验目的 1 正确掌握平面应变断裂韧度k c的测试方法 2 了解测定k c所需的仪器设备装置 3 二 实验内容 1 测定被测材料的P V的曲线 计算条件断韧度KQ值 2 验算实验所得KQ值 确定有效K C值 4 三 基本概念和测试原理 根据线弹性断裂力学的分析 裂纹发生失稳扩展而导致裂纹体脆断的判据是 K K c式中K 为 型裂纹应力场强度因子 它表征裂纹尖端附近应力场的强度 在线弹性条件下 其一般表达式为 式中 Y是和裂纹形状因子 是与试样类型和加负荷方式等有关的量 也称几何因子 是外加应力 是裂纹体内的裂纹长度 K 是一个复合力学参量 其值的大小仅决定于构件 包括裂纹 的几何形状和尺寸 外加应力的大小 分布等 而K C是在平面应变条件下 材料中 型 即张开型 裂纹发生失稳扩展时的应力场强度因子的临界值 即材料的平面应变断裂韧度 它是材料固有的抵抗脆性断裂的一种力学性能 是材料的常数 由上式可知 当外加应力增高时 裂纹前端的应力强度因子K 也增大 当K 增大到等于某一临界值 即材料的平面应变断裂韧度K C时 也即达到裂纹失稳扩展的临界条件 就能导致裂纹体脆断 此时外加应力 达到临界应力 c 若将 c 则 5 因此 只要知道带裂纹试样的应力场强度因子K 的表达式 试样的尺寸又能保证裂纹前端处于平面应变状态下 则只需测得带裂纹试样发生失稳断裂时的负荷Pc 或应力 c 就可利用已知的K 表达式求出相应的临界值K 即为试祥材料的平面应变断裂韧度K C 本实验采用标准三点弯曲试样 其K 表达式为 其中 式中 P 负荷 B 试样厚度 W 试样宽度 S 跨度 a 裂纹长度其中 通过实验可出被测材料的P V曲线 负荷 位移曲线 从P V曲线上确定的值 裂纹失稳扩展的临界负荷 计算出的KQ值 PQ的确定 斜率降低5 的割线法 6 7 四 实验试样及其材料 材料 30CrMnSi 870 淬火 200 回火 Rp0 2 1450Mpa试样类型 三点弯曲试样 S 4W W 2B a 0 45 0 55 W裂纹长度a 机械裂纹a0 疲劳裂纹af 8 五 实验仪器设备和装置 高频疲劳试验机 材料试验机 夹式引伸计 COD规 游标卡尺 读数显微镜等 9 10 六 实验步骤 测量试样尺寸W B在缺口两边贴上两片刀口片 如下图 用来固定夹式引伸计刀口安装部位示意图引伸计示意图 将试样放于试验机的支承座上 把引伸计装在两片刀口之中 11 将试样放于试验机的支承座上 把引伸计装在两片刀口之中 12 调整试样放置的位置 使得试验机的上压头中心正好在试样的裂纹延长线上 打开测试软件及试验机开始实验 对试样施加弯曲载荷直到试样断裂 取下试样和引伸计 用读数显微测量试样断口处的平均裂纹长度a a a2 a3 a4 3 13 用95 斜率割线法 求PQ 计算KQ 验算 1 2 如满足以上二个判据 KQ才算有效 则KQ K C 否则KQ K C 14 七 实验报告 1 试验目的和内容 2 筒述测试原理