《金属材料 准静态断裂韧度的统一试验方法》.pdf

GB/T21143—XXXX

金属材料准静态断裂韧度的统一试验方法

1范围

本文件规定了均匀金属材料在承受准静态加载时断裂韧度K、裂纹尖端张开位移、J积分和阻力

曲线的试验方法。试样有缺口，采用疲劳的方法预制裂纹，在缓慢增加位移量的条件下进行试验。断裂

韧性由独立试样在延性裂纹扩展、延性裂纹扩展失稳或发生非稳定裂纹扩展时刻或之后的状态确定。当

裂纹扩展表现为延性撕裂条件下的稳定扩展时，可测定用于描述断裂韧度与裂纹扩展量关系的阻力曲线。

对某些铁素体材料进行试验时可能发生解理引起的非稳定裂纹扩展或延性裂纹扩展的形成和扩展被解

理扩展打断。裂纹拘束条件不在本标准讨论范围内。ISO15653补充了对焊接材料的特殊试验要求和数

据处理程序。

试验结果的统计差异与断裂类型有很大关系。如，由铁素体钢解理断裂得到的断裂韧度值可能有很

大波动。对于需要高可靠性的情况，在ASTME1921中给出了延性-脆性转变区域定量表征断裂韧度值

波动的处理方法。本标准不对此情况下的试验数量和试验结果的应用和理解做进一步说明。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件

GB/T8170数值修约规则与极限数值的表示和判定

GB/T12160金属材料单轴试验用引伸计系统的标定（GB/T12160-2019，ISO9513:2012，IDT）

GB/T16825.1静力单轴试验机的检验第1部分：拉力和（或）压力试验机测力系统的检验与校准

（GB/T16825.1-2008，ISO7500-1:2004，IDT）

GB/T20832金属材料试样轴线相对于产品织构的标识（GB/T20832-2007，ISO3785:2006，IDT）

ASTME1820断裂韧度测定的标准试验方法（StandardTestMethodforMeasurementofFracture

Toughness）

3术语和定义

GB/TXXXXX中界定的下列术语和定义适用于本文件。

3.1

应力强度因子stressintensityfactor

K

对于均匀线弹性体的弹性应力场的大小。

注：应力强度因子是施加力、试样尺寸、几何形状和裂纹长度的函数。

3.2

裂纹尖端张开位移crack-tipopeningdisplacement

δ

在预制疲劳裂纹尖端，裂纹两表面相对于原始未变形的裂纹平面的张开位移，由旋转公式计算得到。

3.3

J积分J-integral

1

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围绕裂纹前缘从裂纹的一侧表面到另一侧表面的线积分或面积分，用以表征裂纹前缘地区的应力—

应变场。

3.4

J值

J

加载参数，等同于J积分（见3.3），由本试验方法确定的指定值（J,J,J等），在弹塑性条件下

ciu

的特征断裂韧度。

3.5

稳定裂纹扩展stablecrackextension

在位移控制的试验条件下，位移保持恒定时，裂纹扩展停止或将停止时的裂纹扩展量。

3.6

非稳定裂纹扩展unstablecrackextension

失稳的裂纹扩展，之前可能有或者没有稳定裂纹扩展（见3.5）。

3.7

pop-in

在力—位移曲线上的突然不连续性，通常表现为位移的突然增加伴随力降低而后升高。

1pop-inpop-in

注：位移和力的数值在发生之后仍会增加且会超过发生之前的数值。

注2：当利用本标准进行试验时，预裂纹平面的非稳定裂纹扩展（见3.6）可导