断裂测试测量什么？
断裂韧性测试是对材料的抗裂纹扩展能力进行评估的缩影，方法是让材料承受逐渐增大的载荷，直至断裂。 断裂失效的起因通常是材料内部的固有缺陷，如划痕、凹痕或腐蚀点，进而扩展成临界裂缝，导致结构失效。 这些测试通常与腐蚀、疲劳或高温评估一起进行，为了解材料在不同环境条件下的性能提供了宝贵的信息。
断裂测试的目的是什么？
断裂韧性测试可深入了解材料的结构完整性和耐用性，这在各种工业应用中至关重要。 材料具有高断裂韧性，表明其抗裂纹扩展的能力增强，具有优异的损伤容限和抗疲劳性能。 因此，这些测试在材料选择、设计优化和确保众多工程学科的运行安全方面发挥着至关重要的作用。
- 确定材料的安全性。
- 确定材料的寿命。
- 减少过早维修，节约成本。
如何进行断裂测试？
断裂韧性测试的方法主要是对材料施加递增载荷，直至发生破坏。 在测试之前，必须进行细致的准备工作，包括创建一个疲劳缺口，以促进裂纹的产生，这通常是通过放电加工（EDM）来实现的。
要进行断裂韧性测试，首先需要制备一个测试样品，样品上要有预先存在的裂纹。 这种裂纹有助于在试验过程中实现预期的裂纹扩展。 利用万能试验机（UTM）进行断裂韧性测试势在必行，因为万能试验机具有适应各种测试方法（包括拉伸测试）的多功能性。 此外，遵守 ASTM 和 ISO 等知名组织规定的参考标准至关重要。 这些标准规定了有关机器校准和测试设置的具体要求，确保不同测试场景的程序统一。
断裂韧性测试中常用的一种方法是裂纹尖端张开位移（CTOD）测试。 这种方法需要将预先开裂的材料试样置于三点弯曲测试装置中。 进行 CTOD 测试的程序步骤如下：
- 试样制备： 在材料试样的中点加工一个缺口，然后在加工缺口处诱发疲劳裂纹。
- 加载程序： 将试样放入三点弯曲设置机中，施加所需的载荷。
- 应变测量： 在裂缝两侧安装应变片，在整个测试过程中仔细测量应变变化。
- 失效分析： 施加渐进载荷直至发生失效，仔细记录随后的结果，以便进行全面分析和评估。
断裂测试的流行标准
- ASTM D5528: For interlaminar toughness of unidirectional polymer composites.
- ASTM D6671: Standard test method for mixed Mode I-Mode II interlaminar fracture toughness of unidirectional fiber-reinforced polymer matrix composites.
- ASTM E208: Standard Test Method for Conducting Drop-Weight Test to Determine Nil-Ductility Transition Temperature of Ferritic Steels.
- ASTM E399: Standard test method for linear-elastic plane-strain fracture toughness of metallic materials.
- ASTM E561: Standard Test Method for KR Curve Determination.
- ASTM E604: Standard Test Method for Dynamic Tear Testing of Metallic Materials.
- ASTM E740: Standard Practice for Fracture Testing with Surface-Crack Tension Specimens.
- ASTM E1304: Standard Test Method for Plane-Strain (Chevron-Notch) Fracture Toughness of Metallic Materials.
- ASTM E1681: Standard Test Method for Determining Threshold Stress Intensity Factor for Environment-Assisted Cracking of Metallic Materials.
- ASTM E1820: Standard Test Method for Measurement of Fracture Toughness.
- ASTM E1921-22a: Standard test method for determination of reference temperature, T0, for ferritic steels in the transition range.
- ISO 12135: Metallic materials—Unified method of test for the determination of quasi-static fracture toughness.
- ISO 17281: Plastics—Determination of fracture toughness (GIC and KIC) at moderately high loading rates (1 m/s).
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