Page 41 - 理化检验-物理分册2023年第二期
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DOI : 10.11973 / lh jy -wl202302007
国内外标准中裂纹尖端张开位移的计算结果差异
张 强, 徐 诚, 章 伟, 甘美露, 王书强
[ 江苏澄信检验检测认证有限公司 国家船舶材料质量监督检验中心( 江苏), 江阴 214434 ]
摘 要: 对12Cr1MoV 钢板进行了不同试验温度下的断裂韧度测试, 再按照3个标准分别计算
了裂纹尖端张开位移, 并分析其差异。结果表明: 按照 ASTM E1820 — 2020b 和 GB / T21143 —
2014标准计算得到的裂纹尖端张开位移较小, 而按照ISO12135 : 2021标准计算得到的裂纹尖端
张开位移较大。当材料的断裂韧性计算结果在裂纹尖端张开位移的最小允许值附近时, 计算依据
的标准不同, 会导致判定结论的不一致。
关键词: 金属材料; 断裂韧性; 裂纹尖端张开位移; 标准
中图分类号: TH142.1 ; TB31 文献标志码: A 文章编号: 1001-4012 ( 2023 ) 02-0025-03
Differenceofcalculationresultsofcrackti p o p enin g dis p lacement
indomesticandforei g nstandards
ZHANGQ ian g XUChen g ZHANG Wei , GANMeilu , WANGShu q ian g
,
,
[ NationalShi pMaterialsQualit ySu p ervisionandTestin gCenter ( Jian g su ), Jian g suChen g xinIns p ection
Testin g andCertificationCo. , Ltd. , Jian gy in214434 , China ]
Abstract : Thefracturetou g hnessof12Cr1MoVsteel p lateatdifferenttesttem p eratureswastested , andthe
crackti p o p enin gdis p lacementwascalculatedaccordin gtothreestandardsandthedifferencewasanal y zed.The
resultsshowthatthecrackti po p enin gdis p lacementcalculatedaccordin gto ASTM E1820 — 2020band GB / T
21143 — 2014standardswassmaller , whilethecrackti po p enin gdis p lacementcalculatedaccordin g toISO12135 :
2021standardwaslar g er.Whenthefracturetou g hnesscalculationresultofthematerialwasneartheminimum
allowablevalueofthecrackti po p enin gdis p lacement , the j ud g mentconclusionwouldbeinconsistentduetothe
differentcalculationcriteria.
Ke y words : metallicmaterial ; fracturetou g hness ; crackti p o p enin g dis p lacement ; standard
传统的净强度设计方法能保证构件不会因为受 以反映材料抵抗裂纹扩展的能力, 常被用于结构防
载时承受的最大特征应力达到材料抗力而发生破 断裂设计以及含缺陷结构完整性分析 [ 4 ] 。裂纹尖端
坏, 但如果材料内部存在缺陷或裂纹, 在疲劳载荷作 张开位移( CTOD ) 是断裂韧度表征指标, 能充分体
用下或在低温环境中产生的破坏就无法避免 [ 1 ] 。含 现材料的抗开裂能力, 可被用于材料弹性阶段、 小范
缺陷或裂纹构件的塑性变形集中在裂纹尖端局部区 围屈服直至大范围屈服的各个阶段 [ 5 ] 。相比受到有
域, 其宏观塑性变形不明显, 再加上裂纹的扩展极其 效性条件限制的平面应变断裂韧度 K IC 和断裂韧
迅速, 容易导致灾难性的后果 [ 2 ] 。断裂是材料最危 具有更好的应用效果, 目前已被多个
度J 积分J IC
险的失效方式, 各行业对含裂纹构件在外部载荷作 领域广泛应用 [ 6-7 ] 。
用下结构安全性的研究也越来越重视 [ 3 ] 。断裂韧度 材料或构件上的裂纹受载荷后, 裂纹会逐渐张
是评估材料或结构安全性和完整性的重要指标, 可 开, 裂纹尖端出现钝化。 CTOD 反映了材料裂纹尖
端抵抗裂纹扩展的能力。 CTOD 越大, 则材料抵抗
收稿日期: 2022-04-15
开裂的能力越强、 韧性越好。目前, 金属材料断裂韧
作者简介: 张 强( 1986- ), 男, 硕士, 高级工程师, 主要从事分析
性测试的主要标准为 GB / T21143 — 2014 《 金属材
检验、 材料疲劳、 腐蚀、 残余应力等方面的研究工作, zhan gq 0514@
料 准静态断裂韧度的统一试验方法》、 ISO12135 :
163.com
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