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[拼音]：duanlie renxing shiyan

[英文]：test for fracture toughness

線上彈性斷裂力學及彈塑性斷裂力學基礎上發展起來的一種評定材料韌性的力學試驗方法（見斷裂力學）。

20世紀以來，曾發生過多起容器、橋樑、艦船、飛機等脆斷事故；事故分析查明，斷裂大多起源於小裂紋。為解決金屬脆斷問題，美國在1958年組成ASTM斷裂試驗專門委員會，目的是建立有關測定材料斷裂特性的試驗方法。於1967年首次制定了用帶疲勞裂紋的三點彎曲試樣（圖1）測定高強度金屬材料平面應變斷裂韌性操作規程草案，並於1970年頒發了世界第一個斷裂韌性試驗標準ASTME399-70T。此後，斷裂韌性試驗受到世界各國的普遍重視並蓬勃發展。中國於1968年前後開始這方面的試驗研究。

取樣原則

由於裂紋或類裂紋缺陷是導致工程結構斷裂的主要原因，所以斷裂韌性試驗採用帶尖銳裂紋的試樣(圖1)，用直接觀察或間接測量法連續監測裂紋的行為；如用夾式引伸計連續測量裂紋嘴張開位移

V

隨載荷

P

的變化(圖2)，以測定材料抗裂紋擴充套件的能力及裂紋在疲勞載荷或應力腐蝕下的擴充套件速率;求得平面應變斷裂韌度

K

Ic、動態斷裂韌度

K

Ic、裂紋臨界張開位移δc，應力腐蝕臨界強度因子

K

ISCC，疲勞裂紋擴充套件速率da/d

N

（毫米/周）等斷裂韌性引數。其中，角標Ⅰ代表張開型裂紋，或稱Ⅰ型裂紋，角標c代表臨界值。此外，尚有滑開型（Ⅱ型）裂紋，撕開型（Ⅲ型）裂紋（圖3）。Ⅰ型裂紋最易引起脆斷，所以目前斷裂韌性試驗多限於Ⅰ型載入。

斷裂韌性對取向敏感。通常以兩個字母表示試樣取向，如TL，CL試樣，第一個字母代表裂紋面的法線方向，第二個字母表示預期的裂紋擴充套件方向。L 表示坯料的長度或主變形方向，T和S分別表示矩形斷面板材的寬度方向和第三正交方向。R和C則分別表示棒材或餅材的徑向和切向。當從實物上取樣時，應首先對構件進行應力分析，然後在最危險的裂紋位置和取向上取樣。

試驗選擇

除材料本身和試樣取向外，試樣尺寸、應力狀態、載入方式、載入速率、試驗溫度和試驗環境等外界因素均會影響材料的斷裂韌性。通常，平面應變狀態、快速載入、低溫會降低材料斷裂韌性，增加脆斷傾向。同時，在一次載入下不擴充套件的裂紋a，在疲勞載荷及應力腐蝕作尹a href='http://www.baiven.com/baike/224/271348.html' target='_blank' >孟祿岵郝難橇俳繢┱梗貝鐗攪俳緋嘰紇I>ac後，試件斷裂。在選擇斷裂韌性試驗條件，或選用斷裂韌性資料時，必須儘可能接近實際工作條件和環境。

斷裂韌性引數的最大特點是，這些表徵材料韌性高低的引數與外載入荷、試樣尺寸及缺陷尺寸間有定量關係。知道任何兩個引數，即能預計第三者。從而可對安全分析、事故分析、壽命估算、缺陷評定標準等進行定量計算，並可用於安全設計、材料選擇、材料和工藝研究等各方面。幾種常用的斷裂韌性試驗如下：

（1）平面應變斷裂韌度