[科普中国]-J阻力曲线

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。