概念
材料的 积分阻力值(即
值)随裂纹扩展量
的变化曲线称为
阻力曲线。大多数韧性材料启裂后,裂纹尖端的奇异性要比启裂前的奇异性弱得多,要使裂纹持续扩展,就需要不断增加载荷,裂纹经过一个稳定的扩展过程,才能最终到达失稳扩展而发生断裂。利用裂纹扩展阻力曲线即能描述这种现象,可以比较完整地显示出材料抵抗裂纹扩展的能力。阻力曲线法测试简便可靠,近年来国内外广泛应用这种方法测定材料的断裂韧度。1
基本原理我们首先讨论图1所示的 阻力曲线。
曲线由两部分组成, 值以下为斜直线,以上为曲线。当外加
积分值小于
积分的临界值
时,裂纹钝化却并不撕裂,图中虚斜线为刻划这一过程的钝化线;当
积分值超过
时,裂纹钝化至一定程度后呈稳定撕裂。在不同
值下所得撕裂量
的曲线便是
阻力曲线,而钝化线与
阻力曲线起裂处切线交点的纵坐标为起裂韧性
。由
阻力曲线的初始段来测定
已有国家标准。在标准阻力曲线的绘制中,常将裂纹钝化的影响除去,于是J阻力曲线如图2所示,且
对一般的韧性材料, 随
增加而迅速上升,
-
曲线表示了韧性材料随裂纹扩展而发掘出来的材料抗裂潜力。
阻力曲线常具有上限平台,其值为:
它代表了定常情况下的饱和值。不同材料的
值可在
的几倍至几十倍的范围内变化。
阻力曲线的上升速度可由一材料长度
来度量,从对图2中的分析可以得到:
值略小于
值自
加倍时裂纹所扩展的距离。
值较大,表明材料抗裂纹扩展能力较弱;
值较小,表明材料抗裂纹扩展能力较强。