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金属断裂韧性测试详解:操作步骤和检测工具一览!

 更新时间:2023-12-19 点击量:235

金属断裂韧性测试是一个关键的领域,广泛应用于材料科学和工程中,旨在评估金属材料在存在尖锐裂纹的情况下的抗断裂性能。这项测试不仅为我们提供了有关材料行为的深刻洞察,还为工程设计和材料选择提供了宝贵的信息,以确保金属部件在各种应力条件下都能够可靠地工作。

ASTM E399标准明确定义了一种测试方法,它通过使用1.6毫米或更大厚度的预裂纹样品来评估金属材料的断裂韧性。这一标准可以采用拉伸或三点弯曲的方式进行测试,以模拟不同的加载情况。其核心目标之一是确定裂纹jian端附近的应力状态,通常会接近三拉伸平面应变,以帮助我们理解材料在此条件下的性能。

本文科准测控小编将深入探讨金属断裂韧性测试的原理、方法和应用。我们还将讨论测试过程中涉及的关键概念,如裂纹jian端塑性区的影响、试样厚度的选择以及测试结果的分析。

一、测试原理

金属断裂韧性测试通过使用预裂纹样品,在中性环境下模拟存在尖锐裂纹的条件,以评估金属材料在受到高度拉伸约束的情况下抵抗断裂的能力,进而帮助理解材料的裂纹行为和提高工程项目的安全性和可靠性。

二、测试标准

参考标准ASTM E399进行试验

三、测试仪器

1、伺服液压试验机

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2、楔形夹具和三点弯曲夹具

 

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3、双悬臂位移计

四、测试流程

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步骤一、样品准备

按照标准中的描述,准备缺口样品。

测量并记录样品的宽度和厚度。

对每种材料条件至少进行三次测试。

步骤二、夹具选择

将样品放在拉伸夹具或弯曲夹具上,具体选择取决于测试需求。

步骤三、连接位移计

将双悬臂位移计连接到试样的裂纹开口处。

步骤四、施加加载

以一定的加载速率施加载荷,使得初始弹性位移期间应力强度因子的增加速率在 0.55 2.75 MPa√m/s30 150 ksi√in/min)之间。

持续加载,直到样本无法承受所施加的力的进一步增加。

记录最大力。

步骤五、测量裂纹尺寸

测量断裂后裂纹前沿的中间厚度和两个四分之一厚度位置,以及裂纹前沿与试样表面相交处的裂纹尺寸。

记录载荷与裂纹口张开位移 (CMOD) 的关系。

步骤六、计算断裂韧性

使用裂纹尺寸和载荷数据,计算裂纹的断裂韧性。通常使用J-积分或CTOD (Critical Tip Opening Displacement) 方法来计算。

步骤七、计算屈服强度

屈服强度是指材料在开始塑性变形之前的最大应力。

根据测试数据中的载荷-位移曲线,找到在弹性区域结束后的应力值,这个值就是屈服强度。

 

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