2021/9/25 应力场强度因子和平面断裂韧性 ·当rc<1/15π，精确解与近似解相对误差不大(<6-7%)。 ·如果限制限制塑性区尺寸，使得r/c<1/15π，那么利用近似 解计算K是可行的，所以可得裂纹长度 e≥15X.-1X方 =2.5K ·如果满足这个条件，则称为小范角塑性形变。制作测试K。 样品时，裂纹的长度不能太短。 ·两个例子： 氧化铝： e≥2.5总°=0.51m 钢材 c≥2.器'-4(m) 应力场强度因子和平面断裂韧性 ·对于薄的试样，只受。，和。，则为平面应力状态。在这种 情况下，倾斜截面上的剪应力较大，所以发生塑性变形的 可能性大，因而发生脆性断裂的倾向就小。这也是研究裂 纹尖端塑性区尺寸时，平面应力状态的塑性区尺寸较大的 原因。 于平面应变状态， 状态，因此试样需要足够的厚度和宽度： ≥2 w-0≥2 16
2021/9/25 16 • 当r/c<1/15，精确解与近似解相对误差不大（<6-7%）。 • 如果限制限制塑性区尺寸，使得r/c<1/15，那么利用近似 解计算KI 是可行的，所以可得裂纹长度 • 如果满足这个条件，则称为小范围塑性形变。制作测试KIc 样品时，裂纹的长度不能太短。 • 两个例子： 氧化铝： 钢材 应力场强度因子和平面断裂韧性 • 对于薄的试样，只受x 和y ，则为平面应力状态。在这种 情况下，倾斜截面上的剪应力较大，所以发生塑性变形的 可能性大，因而发生脆性断裂的倾向就小。这也是研究裂 纹尖端塑性区尺寸时，平面应力状态的塑性区尺寸较大的 原因。 • 一般试样有足够的厚度，在离试件表面一定距离的内部属 于平面应变状态，而前后两个表面则是平面应力状态。表 面上的较大的应力状态必然要影响到厚度中间的平面应变 状态，因此试样需要足够的厚度和宽度： 应力场强度因子和平面断裂韧性
2021/9/25 断裂韧性的测量方法 ·单边直通切口梁法SENB法)：研究较成熟的一种方法。缺 点是受切口钝化的影响，对于细晶粒瓷，用这种方法测得 ·贸锡公米著轻热酸孩清聚紧寄碧 裂的裂纹 ·牛采买蓝临异纹整释豪福人的表达式 一个形的切口取代直通切口 受人为判断的影响。 单边（直通）切口梁法 ·样品要求：矩形截面的长条状， 经切、磨、抛光。抛光后光洁度 达到V7。保证棱角互相垂直 边棱应纵向倒角RO.5。B,W尺寸 在整个试件长度范围内的变化不 应超过0.02m 用来切切口的 金刚石锯片厚度不超过0.25mm 图2.12切口梁试件尺寸代号及受力简图 试件尺寸：c/W=0.4-0.6 W/S=1/4,B≈1/2W K=aT=是fe/m)(OPa·mn) ·加载速率：0.05mm/min。 2 4微米)，K偏大。 17
2021/9/25 17 • 单边直通切口梁法(SENB法)：研究较成熟的一种方法。缺 点是受切口钝化的影响，对于细晶粒瓷，用这种方法测得 的断裂韧性往往偏大。结果受切口宽度的影响很大；过份 要求窄的切口，切口技术及其效率尚不足以使之广为推行。 • 双扭法：国际公认比较成熟的方法。裂纹的形状与自然断 裂的裂纹一样，不存在切口模拟问题；在获得KI 的表达式 中，不必测量临界裂纹长度，获得的数值较准确。缺点是 试件尺寸较大，而且属于大裂纹，与陶瓷具体常见的裂纹 有差别。 • 山形切口法：一个山形的切口取代直通切口， KIc的表达式 中不需测量临界裂纹长度，获得的数值较准确。 • 压痕三点弯曲梁法：压痕较接近于实际材料构件的表面尖 锐裂纹，KIc比较接近实际情况况。缺点是压痕尺寸的测量 受人为判断的影响。 断裂韧性的测量方法 • 样品要求：矩形截面的长条状， 经切、磨、抛光。抛光后光洁度 达到7。保证棱角互相垂直。 边棱应纵向倒角R0.5。B, W尺寸 在整个试件长度范围内的变化不 应超过0.02mm。用来切切口的 金刚石锯片厚度不超过0.25 mm。 • 试件尺寸：c/W=0.4-0.6， W/S=1/4，B1/2W • 加载速率：0.05 mm/min。 • 对于陶瓷，适用于粗晶陶瓷 （20-40微米），如果是细晶(<2- 4微米），KIc偏大。 单边（直通）切口梁法