Page 43 - 理化检验-物理分册2023年第二期
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张 强, 等: 国内外标准中裂纹尖端张开位移的计算结果差异
R 的计算公式为 21143 — 2014 、 ISO12135 : 2021 和 ASTM E1820 —
2
2020b等3个断裂韧度试验标准中规定的计算公式
a / W
R / W = g a / W ( 3 )
1- a / W 计算 CTOD , 结果如表1所示。随着测试温度的降
式中: 为应力强度因子系数。 低, 按3个标准计算得到的 CTOD 均呈明显下降趋
g
g a / W = 10.51080-18.23566a / W - 势。同 一 测 试 温 度 下 比 较 发 现, 按 照 ASTM
92.96373a / W +406.1855a / W - E1820 — 2020b标准计算得到的 CTOD 最小, 其次
3
2
5
4
648.1842a / W +482.2612a / W - 为按 GB / T21143 — 2014 计算得到的 CTOD , 而按
6 ( 4 )
139.8167a / W 照ISO12135 : 2021计算获得的 CTOD 最大。当测
g 1 a / W ) 的计算公式为
(
试温度较高, 材料具有较高的断裂韧性时, 3个不同
a
= 断裂韧度测试标准计算得到的 CTOD 差别较大, 随
g 1 W
着测试温度的降低, 3 个断裂韧度试验标准计算得
a a a 3.93 a 2.7a
W W W 2 到的 CTOD 差值减小。
3 0.5 1.99- 1- 2.15- +
2
W
W
2a a 1.5 通过查阅大量技术规范发现, 在实际工程应
21+ W 1- W 用中一般将 CTOD 最小允许值δ min 确定为0.10~
( 5 ) 0.30mm 。当材料具有较高的断裂韧性时, 3 个不
其中ISO12135 — 2021 标准对应的 CTOD 特 同标准的测试结果均较高, 远超过一般规范中规
征值的计算公式为
定的 CTOD 最小允许值δ min , 不会影响判定结果;
2
2
S F a 0 1- ν 按文中测试材料对应的设计文件或技术规范规
δ 0= 0.5 × g 1 +
W BB N W W mR p 0.2 E 为 0.15mm , 即该
定, 测试温度为 -20 ℃ 时, δ min
0.43W - a 0
τ · V p ( 6 ) 材料在规定的测试温度下测试的 CTOD 大于该允
0.43W +0.57 a 0
许值时, 材料的断裂韧性才算合格。通过分析判
R p 0.2
m = 4.9-3.5 ( 7 ) 断可以发现, 按照ISO12135 : 2021 标准测试时,
R m
2 该产品达到合格水平, 而按照 GB / T21143 — 2014
R p 0.2 R p 0.2
τ= - 1.4 +2.8 -0.35 和 ASTME1820 — 2020b测试时, 该产品将被判定
R m R m
0.8+0.2ex p -0.019B -25
( 8 ) 为不合格。这样就会导致在实际工程应用或者产
ISO12135 — 2021 标准中 CTOD 特征值计算 品认可过程中, 因为选择测试标准的不同而出现
公式中的其他计算参数与 GB / T21143 — 2014标准 质量异议。
一致。
3 结论
其中 ASTME1820 — 2020b标准对应的 CTOD
特征值的计算公式为 GB / T 21143 — 2014 、 ISO 12135 : 2021 和
J ASTME1820 — 2020等3个不同标准在适用范围、
δ= ( 9 )
试验仪器、 试样尺寸、 试验过程等方面没有本质的差
mσ Y
为有效屈服强度。
异, 在相互取交集的部分可以等效, 但 3 个标准中
式中: σ Y
2 σ YS 3
σ YS
σ YS
CTOD 的计算公式具有明显区别, 导致同一试样在
m =A 0-A 1 +A 2 -A 3
σ TS σ TS σ TS
相同测试温度下测试的 CTOD 存在一定差异, 其中
( 10 )
按照 ASTM E1820 — 2020计算的 CTOD 最小, 按
, , , 均为计算系
式中: σ YS 为屈服强度; A 0 A 1 A 2 A 3
照ISO12135 : 2021计算的 CTOD 最大。
为极限抗拉强度。
数; σ TS
的计算公式为 当材料具有较高的断裂韧性时, 3 个不同标准
σ Y
的测试 结 果 均 较 高, 远 超 过 一 般 规 范 中 规 定 的
σ YS+ σ TS
σ Y= ( 11 ) , 不会影响判定结果; 当材料
2 CTOD 最小允许值δ min
附近时, 按照不同标准
2 结果与讨论
的断裂韧性计算结果在δ min
计算可能导致判定结果不一致。
按 照 不 同 试 验 温 度 测 试 后,根 据 GB / T ( 下转第46页)
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