金属材料延性断裂韧度测试中的柔度方法研究

摘要

针对现行JIC测试规范中的CT试样柔度转动修正存在的问题，追本溯源，理清了该公式产生错误的根源，提出了合理的转动修正公式；利用弹塑性有限元方法对转动半径R进行了详细的研究，并提出了考虑转动效应的LLCT试样裂纹长度计算式；提出了考虑转动效应的FFCT试样的v0～vLL转换式；选取三种钢材对新公式进行了实验验证。结果表明，CT试样产生刚性转动的中心并不在试样的剩余韧带中心，而是在更靠近裂尖的位置；转动半径R 基本不受材料本构关系的影响，仅仅与a/w有关；当裂尖产生较大程度的塑性时，需要考虑转动效应对LLCT试样裂纹长度测量的影响，而采用现行规范中的柔度定义对裂纹长度进行修正将产生更大的误差，本文提出的裂纹长度计算式具有良好的预测效果。FFCT试样的裂纹长度测量无需考虑转动效应。基于转动分析的FFCT试样的v0～vLL转换式由于考虑了裂尖附近区域的弹塑性变形行为，用于JIC测试中的塑性功Up计算更加符合实际，且同实验结果符合良好。