断裂韧性试验
断裂韧性KIC测试试验
实验五断裂韧性K测试试验IC一、试样的材料、热处理工艺及该种钢材的σ和K的参考值CyⅠ本实验采用标准三点弯曲试样（代号SE（B）），材料为40Cr，其热处理工艺如下：①热处理工艺：860℃保温1h，油淬；220℃回火，保温0.5~1h；②缺口加疲劳裂纹总长：9~11mm（疲劳裂纹2~3.5mm）③不导角，保留尖角。
样品实测HRC50，从机械手册中关于40Cr 的热处理实验数据曲线上查得：-3/2。
m ψ=34%，K=42MN·，σ=σ=1650MPa，σ=1850MPaδ=9%，CyⅠ0.2b5二、试样的形状及尺寸国家标准GB/T 4161-1984《金属材料平面应变断裂韧度K试验方法》中规定了两种测CⅠ试断裂韧性的标准试样：标准三点弯曲试样（代号SE（B））和紧凑拉伸试样（代号C(T)）。
这两种试样的裂纹扩展方式都是Ⅰ型的。
本实验采用标准三点弯曲试样（代号SE（B））。
试样的形状及各尺寸之间的关系如图所示：为了达到平面应变条件，试样厚度B必须满足下式：2 y)/σB≧2.5(K CⅠ2 σy)≧a2.5(K/CⅠ2 σy)W-a）≧2.5(K/（CⅠ式中：σ—屈服强度σ或σ。
y0.2s因此，在确定试样尺寸时，要预先估计所测材料的K和σ值，再根据上式确定试样yCⅠ的最小厚度B。
若材料的K值无法估计，则可根据σ/E的值来确定B的大小，然后再确yCⅠ定试样的其他尺寸。
试样可从机件实物上切去，或锻、铸试样毛坯。
在轧制钢材取样时，应注明裂纹面取向和裂纹扩展方向。
试样毛坯粗加工后，进行热处理和磨削，随后开缺口和预制裂纹。
试样上的缺口一般在钼丝电切割机床上进行切割。
为了使引发的裂纹平直，缺口应尽可能地尖锐。
开好缺口的试样，在高频疲劳试验机上预制裂纹。
疲劳裂纹长度应不小于2.5%W，且不小于1.5mm。
a/W值应控制在0.45~0.55范围内。
本试样采用标准三点弯曲试样（代号SE（B）），其尺寸：宽W=19.92mm，厚B=10.20mm总长100.03mm。
断裂韧性的测试流程
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物理实验技术中的材料断裂韧性测量与分析方法
物理实验技术中的材料断裂韧性测量与分析方法材料的断裂韧性是指材料在受到外力作用下，能够抵抗破坏的能力。
在工程领域，了解材料的断裂韧性对于设计和制造安全可靠的产品非常重要。
本文将介绍物理实验技术中常用的材料断裂韧性测量与分析方法。
1. 冲击试验法冲击试验法是测量材料在高速冲击载荷下的断裂韧性的一种方法。
常见的冲击试验方法有冲击试样弯曲法和平板撞击法。
冲击试样弯曲法是将试样夹在两个支承点之间，然后从一侧施加冲击载荷。
通过测量试样在冲击过程中的位移或挠度，可以得到材料的断裂韧性。
平板撞击法是将平板状试样固定在支撑装置上，然后用冲击装置撞击试样的一侧。
通过测量试样在冲击过程中的应力和应变，可以估计材料的断裂韧性。
2. 拉伸试验法拉伸试验是一种常用的测量材料断裂韧性的方法。
通常采用标准的拉伸试验机进行测试。
在拉伸试验中，试样被加载，逐渐拉伸直到断裂。
通过测量试样的拉伸力和伸长量，可以计算出材料的断裂韧性参数，如断裂应力和断裂伸长率。
3. 压缩试验法压缩试验也是一种测量材料断裂韧性的方法。
在压缩试验中，试样被加载并施加垂直于试样轴线的压缩力，直到试样发生压缩破坏。
通过测量试样在压缩过程中的应力和应变，可以推断材料的断裂韧性。
4. 断裂面形貌分析除了上述实验方法，断裂面形貌分析也是评估材料断裂韧性的重要手段之一。
断裂面形貌分析可以通过扫描电子显微镜（SEM）观察断裂表面的形貌特征。
不同的断裂机制会在断裂面上留下特定的痕迹，例如沟槽、毛刺等。
通过观察这些痕迹，可以对材料的断裂韧性和断裂机制进行分析。
此外，断裂面形貌分析还可以结合X射线衍射（XRD）和能谱仪等技术，对断裂表面的组成进行分析，从而深入了解材料断裂的原因和机制。
综上所述，物理实验技术中常用的材料断裂韧性测量与分析方法包括冲击试验法、拉伸试验法、压缩试验法和断裂面形貌分析。
这些方法可以不仅可以提供关于材料断裂韧性的定量数据，还能够揭示材料断裂的机制和性质，为工程设计和材料选择提供重要依据。
(完整版)断裂韧性KIC测试试验
实验五断裂韧性K IC测试试验一、试样的材料、热处理工艺及该种钢材的σy和KⅠC的参考值本实验采用标准三点弯曲试样（代号SE（B）），材料为40Cr，其热处理工艺如下：①热处理工艺：860℃保温1h，油淬；220℃回火，保温0.5~1h；②缺口加疲劳裂纹总长：9~11mm（疲劳裂纹2~3.5mm）③不导角，保留尖角。
样品实测HRC50，从机械手册中关于40Cr 的热处理实验数据曲线上查得：σy=σ0.2=1650MPa，σb=1850MPa，δ5=9%，ψ=34%，KⅠC=42MN·m-3/2。
二、试样的形状及尺寸国家标准GB/T 4161-1984《金属材料平面应变断裂韧度KⅠC试验方法》中规定了两种测试断裂韧性的标准试样：标准三点弯曲试样（代号SE（B））和紧凑拉伸试样（代号C(T)）。
这两种试样的裂纹扩展方式都是Ⅰ型的。
本实验采用标准三点弯曲试样（代号SE（B））。
试样的形状及各尺寸之间的关系如图所示：为了达到平面应变条件，试样厚度B必须满足下式：B≧2.5(KⅠC/σy)2a≧2.5(KⅠC/σy)2（W-a）≧2.5(KⅠC/σy)2式中：σy—屈服强度σ0.2或σs。
因此，在确定试样尺寸时，要预先估计所测材料的KⅠC和σy值，再根据上式确定试样的最小厚度B。
若材料的KⅠC值无法估计，则可根据σy/E的值来确定B的大小，然后再确定试样的其他尺寸。
试样可从机件实物上切去，或锻、铸试样毛坯。
在轧制钢材取样时，应注明裂纹面取向和裂纹扩展方向。
试样毛坯粗加工后，进行热处理和磨削，随后开缺口和预制裂纹。
试样上的缺口一般在钼丝电切割机床上进行切割。
为了使引发的裂纹平直，缺口应尽可能地尖锐。
开好缺口的试样，在高频疲劳试验机上预制裂纹。
疲劳裂纹长度应不小于2.5%W，且不小于1.5mm。
a/W值应控制在0.45~0.55范围内。
本试样采用标准三点弯曲试样（代号SE（B）），其尺寸：宽W=19.92mm，厚B=10.20mm 总长100.03mm。
06断裂韧性的测试原理
06断裂韧性的测试原理断裂韧性是材料在受到外部加载时能够抵抗断裂的能力，是材料力学性能中的一个重要指标。
断裂韧性的测试对于材料的性能评价、设计和选材具有重要意义。
本文将介绍断裂韧性的测试原理，主要包括断裂韧性的概念、测试方法和影响因素等内容。
一、断裂韧性的概念断裂韧性是材料在受到外部加载时能够在不断扩展断裂过程中吸收能量的能力。
断裂韧性通常用断裂能量或断裂韧性指标来衡量，是材料在工程应用中承受冲击或振动载荷时的重要性能指标之一、高断裂韧性的材料具有较好的抗震、抗冲击性能，更有利于延长材料的使用寿命。
二、断裂韧性的测试方法目前常用的测试方法主要包括冲击试验法、拉伸试验法、多普勒声发射法、断口显微镜观察法等。
1.冲击试验法：冲击试验是一种常用的测试方法，通常采用冲击试验机进行测试。
在冲击试验过程中，通过施加冲击载荷，在不同温度和速度条件下测试材料的韧性性能。
冲击试验的结果通常用击穿能量或击穿强度来表示材料的抗冲击性能。
2.拉伸试验法：拉伸试验是另一种常用的测试方法，通常采用万能材料试验机进行测试。
拉伸试验通过施加拉伸载荷，测试材料在拉伸过程中的断裂性能，通常用断裂伸长率、断口形貌等指标来评价材料的韧性性能。
3.多普勒声发射法：多普勒声发射法是一种非破坏性测试方法，通过检测材料在断裂过程中产生的声波信号，分析材料的损伤状态和裂纹扩展情况，可用于评估材料的断裂韧性性能。
4.断口显微镜观察法：断口显微镜观察法是一种常用的显微观察方法，通过对材料的断口形貌进行显微观察，可以分析材料断裂的机制和性能。
不同的材料在断口上表现出不同的形态，如韧性断裂呈现韧窝、韧条、颗粒溅射等形貌。
三、断裂韧性的影响因素1.材料本身的性能：材料的化学成分、组织结构、晶粒大小、晶界强度等因素都会影响材料的断裂韧性。
一般来说，高强度、高硬度和细晶粒的材料往往具有较好的韧性性能。
2.温度和速度：温度和加载速度是影响材料断裂韧性的重要因素。
西安交通大学材料力学性能试验报告——断裂韧性
材料力学性能实验报告姓名: 班级: 学号: 成绩:
K的测定
实验名称实验六断裂韧性
1C
实验目的了解金属材料平面应变断裂韧性测试的一般原理和方法。
实验设备 1.CSS-88100万能材料试验机；
2.工具读数显微镜一台；
3.位移测量器；
4.千分尺一把；
5.三点弯曲试样40Cr和20#钢试样各两个。
试样示意图
图1 三点弯曲试样
由于三向应力的存在，使得裂纹扩展区域的位错运动困难，受到更大的摩擦力，从而塑性变差，更易发生脆断。
附录一:
断裂韧性试验中断口照片:
附录二:
%根据试验的数据画P-V 曲线的matlab 程序
%在运行程序之前, 需要将数据导入到matlab 中: “File ”|“Import Data ” (a)试样01的断口图 (b)试样02的断口图
图7 40Cr800℃淬火+100℃回火断口图
(a)试样412的断口图 (b)试样415的断口图
图8 20#退火态试样的断口图
图3 40Cr800℃+100℃回火试样01的P-V 曲线
0.5
1.5
2.5
4
变形/mm
力/N
图4 40Cr800℃+100℃回火试样02的P-V 曲线
4
变形/mm
力/N
变形/mm
力/N
图5 20#钢退火态试样412的P-V 曲线
变形/mm 力/N
图6 20#钢退火态试样415的P-V 曲线。
混凝土断裂韧性试验原理
混凝土断裂韧性试验原理一、介绍混凝土断裂韧性试验混凝土是一种在建筑中广泛使用的材料，其力学性能对建筑物的设计和使用具有重要影响。
混凝土断裂韧性试验是一种测试混凝土在拉伸过程中的能量吸收能力和韧性指标的方法。
通过这种试验可以评估混凝土结构的抗震性能、耐久性能等重要指标，对于提高混凝土结构的安全性和可靠性具有重要的意义。
二、试验原理1. 混凝土的断裂韧性混凝土的断裂韧性是指在混凝土受拉应力作用下，在裂纹扩展过程中，混凝土材料的能量吸收能力和抵抗裂纹扩展的能力。
混凝土的断裂韧性是一个重要的指标，因为它与混凝土在抗震、防爆、抗风等方面的性能密切相关。
2. 混凝土断裂韧性试验的分类混凝土断裂韧性试验可以分为静态试验和动态试验两种。
静态试验是指在恒定加载速率下进行的试验，主要用于评估混凝土在低速加载下的断裂韧性。
动态试验是指在高速加载下进行的试验，主要用于评估混凝土在高速冲击或爆炸性质下的断裂韧性。
3. 混凝土断裂韧性试验的基本原理混凝土断裂韧性试验的基本原理是通过施加拉应力，使混凝土试件发生裂纹，并在裂纹扩展过程中测量试件的变形和力学性能的变化。
试验通常使用标准试件，如圆柱体、方体等。
试验中需要测量的主要参数有：试件的应力-应变曲线、试件的最大拉应力、裂纹的扩展长度、裂纹的扩展力、试件的断裂能量等。
三、混凝土断裂韧性试验的步骤1. 制备试件：按照标准方法制备混凝土试件，并进行养护。
2. 安装试件：将试件固定在试验机上，并对试件施加初始负载。
3. 施加荷载：在恒定的加载速率下施加荷载，并在试件的应力-应变曲线上记录试验数据。
4. 测量裂纹：使用光学显微镜或其他方法测量试件上的裂纹长度。
5. 停止试验：当试件达到最大载荷时，停止试验，并记录试件的最大应力和断裂能量等试验数据。
四、混凝土断裂韧性试验的设备混凝土断裂韧性试验的设备主要包括试验机、压力计、测量仪器等。
试验机是实验室中最重要的设备之一，用于施加荷载并测量试件的力学性能。
混凝土断裂韧性测试及分析
混凝土断裂韧性测试及分析一、引言混凝土是一种广泛使用的建筑材料，其强度和耐久性对于结构的稳定性至关重要。
然而，混凝土在受到外部荷载时容易发生断裂，这会对结构的安全性造成威胁。
因此，混凝土的韧性是评估其耐久性和结构安全性的重要指标。
本文将介绍混凝土断裂韧性测试及分析的相关内容。
二、混凝土断裂韧性的定义和意义混凝土断裂韧性是指混凝土在断裂前能够吸收能量的能力。
这种能力可以有效地抵抗外部荷载的破坏，延缓结构的崩溃时间，从而提高结构的安全性。
同时，混凝土断裂韧性也可以反映混凝土的耐久性，即混凝土在长期使用中能够保持稳定的性能。
三、混凝土断裂韧性测试方法1.三点弯曲试验三点弯曲试验是一种常用的混凝土断裂韧性测试方法。
该方法将混凝土试样放在两个支承点之间，施加一定的负荷，使其发生弯曲。
通过测量混凝土试样的变形和载荷之间的关系，可以计算出混凝土的断裂韧性指标。
2.剪切试验剪切试验是另一种常用的混凝土断裂韧性测试方法。
该方法将混凝土试样置于钳夹中，施加剪切力，使其发生剪切变形。
通过测量混凝土试样的变形和载荷之间的关系，可以计算出混凝土的断裂韧性指标。
3.拉伸试验拉伸试验是一种较少使用的混凝土断裂韧性测试方法。
该方法将混凝土试样置于两个钩子之间，施加拉力，使其发生拉伸变形。
通过测量混凝土试样的变形和载荷之间的关系，可以计算出混凝土的断裂韧性指标。
四、混凝土断裂韧性指标1.断裂韧性指数断裂韧性指数是指混凝土在断裂前能够吸收的能量，通常用单位截面面积吸收的能量来表示。
断裂韧性指数越高，代表混凝土在受到外部荷载时能够吸收更多的能量，具有更好的抗震性能。
2.断裂延性指数断裂延性指数是指混凝土在断裂前能够发生的变形，通常用最大位移和最大载荷之间的比值来表示。
断裂延性指数越高，代表混凝土在受到外部荷载时能够发生更大的变形，具有更好的抗震性能。
3.塑性韧性指数塑性韧性指数是指混凝土在断裂后能够继续承受载荷的能力，通常用最大载荷和残余载荷之间的比值来表示。
机械零件材料断裂韧性的研究
机械零件材料断裂韧性的研究引言：机械零件在工业制造中起着至关重要的作用。
然而，由于长期受力或外界因素，机械零件容易发生断裂现象，给生产和使用带来严重的安全隐患。
因此，研究机械零件材料的断裂韧性具有重要意义。
本文将探讨机械零件材料断裂韧性的研究方法和应用前景。
一、断裂韧性的定义和意义断裂韧性指的是材料在受力时能够抵抗断裂的能力。
它是一个综合性指标，不仅与材料的力学性能有关，还与其内部结构、晶界和缺陷等因素密切相关。
断裂韧性的研究对于确保材料的安全性、提高零件的使用寿命以及指导工程设计具有重要意义。
二、机械零件材料断裂韧性的研究方法1. 断裂韧性试验：断裂韧性试验是了解材料抗断裂性能的重要手段。
常用的试验方法包括冲击试验、拉伸试验、弯曲试验等。
通过这些试验可以测定材料在不同应力条件下的断裂性能参数，如断裂韧性指数、断裂韧性指数曲线等。
2. 断裂机理研究：通过显微观察、断口分析等方法，研究材料断裂的机制和特征。
常见的断裂机理包括韧窝断裂、脆性断裂、韧性过渡断裂等。
通过深入了解材料的断裂机制，可以为改善材料的断裂韧性提供科学依据。
3. 材料改性：通过对材料的组成、热处理等方面进行改变，提高材料的断裂韧性。
例如，对金属材料进行晶粒细化处理，可以提高其抗断裂能力；对塑料材料添加增韧剂，也可以有效提高其断裂韧性。
三、机械零件材料断裂韧性的应用前景1. 工程设计：了解材料的断裂韧性参数，可以指导工程设计中的材料选择和零件结构设计。
通过选择具有较高断裂韧性的材料和合理设计零件结构，可以提高机械零件的安全性和可靠性。
2. 材料评价：对不同材料进行断裂韧性试验，可以评估其使用安全性和耐久性。
根据材料的断裂韧性参数，可以对材料进行分类和评级，为材料的选用提供参考。
3. 故障分析：通过对断裂零件进行断口分析和破损部位的观察，可以了解断裂原因和失效机理。
在故障分析的基础上，可以制定相应的维修和改进方案，提高零件的使用寿命。
(完整版)断裂韧性KIC测试试验
实验五断裂韧性K IC测试试验一、试样的材料、热处理工艺及该种钢材的σy 和KⅠC的参考值本实验采用标准三点弯曲试样（代号SE（B）），材料为40Cr，其热处理工艺如下：①热处理工艺：860℃保温1h，油淬；220℃回火，保温0.5~1h ；②缺口加疲劳裂纹总长：9~11mm （疲劳裂纹2~3.5mm）③不导角，保留尖角。
样品实测HRC50，从机械手册中关于40Cr 的热处理实验数据曲线上查得：σy=σ 0.2=1650MPa，σb=1850MPa，δ 5=9%，ψ =34%，KⅠC=42MN · m -3/2。
二、试样的形状及尺寸国家标准GB/T 4161-1984《金属材料平面应变断裂韧度KⅠC 试验方法》中规定了两种测试断裂韧性的标准试样：标准三点弯曲试样（代号SE（B））和紧凑拉伸试样（代号C（T））。
这两种试样的裂纹扩展方式都是Ⅰ型的。
本实验采用标准三点弯曲试样（代号SE（B））。
试样的形状及各尺寸之间的关系如图所示：为了达到平面应变条件，试样厚度 B 必须满足下式：B≧2.5（KⅠC/ σy）2a≧2.5（KⅠC/ σy）2（W-a）≧ 2.5（KⅠC/σ y）2式中：σ y—屈服强度σ 0.2 或σ s 。
因此，在确定试样尺寸时，要预先估计所测材料的KⅠC 和σ y 值，再根据上式确定试样的最小厚度B。
若材料的KⅠC 值无法估计，则可根据σ y/E 的值来确定B 的大小，然后再确定试样的其他尺寸。
试样可从机件实物上切去，或锻、铸试样毛坯。
在轧制钢材取样时，应注明裂纹面取向和裂纹扩展方向。
试样毛坯粗加工后，进行热处理和磨削，随后开缺口和预制裂纹。
试样上的缺口一般在钼丝电切割机床上进行切割。
为了使引发的裂纹平直，缺口应尽可能地尖锐。
开好缺口的试样，在高频疲劳试验机上预制裂纹。
疲劳裂纹长度应不小于2.5%W，且不小于1.5mm 。
a/W 值应控制在0.45~0.55 范围内。
本试样采用标准三点弯曲试样（代号SE（B）），其尺寸：宽W=19.92mm ，厚B=10.20mm 总长100.03mm 。
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断裂韧性试验
创建时间：2008-08-02
test for fracture toughness
在线弹性断裂力学及弹塑性断裂力学基础上发展起来的一种评定材料韧性的力学试验方法（见断裂力学）。
20世纪以来，曾发生过多起容器、桥梁、舰船、飞机等脆断事故；事故分析查明，断裂大多起源于小裂纹。
为解决金属脆断问题，美国在1958年组成ASTM断裂试验专门委员会，目的是建立有关测定材料断裂特性的试验方法。
于1967年首次制定了用带疲劳裂纹的三点弯曲试样（图1 [两种常用断裂韧性试
样]）测定高强度金属材料平面应变断裂韧性操作规程草案，并于1970年颁发了世界第一个断裂韧性试验标准ASTME399-70T。
此后，断裂韧性试验受到世界各国的普遍重视并蓬勃发展。
中国于1968年前后开始这方面的试验研究。
取样原则由于裂纹或类裂纹缺陷是导致工程结构断裂的主要原因，所以断裂韧性试验采用带尖锐裂纹的试样(图1[两种常用断
裂韧性试样]),用
直接观察或间接测量法连续监测裂纹的行为；如用夹式引伸计连续测量裂纹嘴张开位移随载荷的变化(图2[用夹式引伸计测裂纹嘴张开位移随载荷变化的曲线]随载荷变化的曲线"
class=image>),以测定材料抗裂纹扩展的能力及裂纹在疲劳载荷或
应力腐蚀下的扩展速率;求得平面应变断裂韧度[ic]、动态断裂韧度[id]、裂纹临界张开位移，应力腐蚀临界强度因子[111-21] [kg2],疲劳裂纹扩展速率d/d（毫米/周）等断裂韧性参数。
其中，角标Ⅰ代表张开型裂纹，或称Ⅰ型裂纹,角标c代表临界值。
此外，尚有滑开型（Ⅱ型）裂纹，撕开型（Ⅲ型）裂纹（图3 [裂纹的扩展
类型示意图]）。
Ⅰ型裂纹最易引起脆断，所以目前断裂韧性试验多限于Ⅰ型加载。
断裂韧性对取向敏感。
通常以两个字母表示试样取向，如TL，CL试样，第一个字母代表裂纹面的法线方向，第二个字母表示预期的裂纹扩展方向。
L 表示坯料的长度或主变形方向，T和S分别表示矩形断面板材的宽度方向和第三正交方向。
R和C则分别表示棒材或饼材的径向和切向。
当从实物上取样时，应首先对构件进行应力分析，然后在最危险的裂纹位置和取向上取样。
试验选择除材料本身和试样取向外，试样尺寸、应力状态、加载方式、加载速率、试验温度和试验环境等外界因素均会影响材料的断裂韧性。
通常，平面应变状态、快速加载、低温会降低材料断裂韧性，增加脆断倾向。
同时,在一次加载下不扩展的裂纹，在疲劳载荷及应力腐蚀作用下会产生缓慢的亚临界扩展，当达到临界尺寸
后，试件断裂。
在选择断裂韧性试验条件，或选用断裂韧性数据时，必须尽可能接近实际工作条件和环境。
断裂韧性参数的最大特点是，这些表征材料韧性高低的参数与外加载荷、试样尺寸及缺陷尺寸间有定量关系。
知道任何两个参数，即能预计第三者。
从而可对安全分析、事故分析、寿命估算、缺陷评定标准等进行定量计算，并可用于安全设计、材料选择、材料和工艺研究等各方面。
几种常用的断裂韧性试验如下：
①平面应变断裂韧度[ic]试验[ic]是材料常数,单位为[kg2]kgf/mm(或MN/m)。
[ic][kg2]越高，材料的韧性越好。
＞[ic]时，裂纹扩展；反之,裂纹不扩展。
[ic]试验适用于高强度脆性材料。
②应力腐蚀临界强度因子[111-21]试验在腐蚀介质中,如裂纹顶端的应力强度因子[111-22]＜[111-21],裂纹不扩展。
单位同[ic][kg2]1975年美国海军研究试验室制定了“金属材料平面应力腐蚀开裂抗力标准试验法”AD-A008，119。
③裂纹顶端临界张开位移试验裂纹顶端张开位移（图4 [裂纹顶端张开位移示
意]）是裂纹顶端塑性应变程度的度量，当达临界值时，裂纹扩展而导致试样断裂。
越高，材料的断裂韧性越好，单位为mm。
此方法适用于中强度高韧性材料。