材料或結(jié)構(gòu)中缺陷（或裂紋）出現(xiàn)是不可避免的。由缺陷引起的斷裂，是工程中最重要和最常見(jiàn)的失效模式。在人們還不能深刻認(rèn)識(shí)斷裂破壞的機(jī)理和規(guī)律的時(shí)候，若發(fā)現(xiàn)零件、構(gòu)件出現(xiàn)裂紋，一般只能按不合格報(bào)廢處理，這往往造成巨大浪費(fèi)。因此用斷裂力學(xué)知識(shí)去研究裂紋的裂紋擴(kuò)展特性，保證帶裂紋的零件、構(gòu)件不致因裂紋擴(kuò)展而斷裂，就需要研究這些材料的疲勞裂紋擴(kuò)展規(guī)律。所以研究疲勞裂紋擴(kuò)展規(guī)律在現(xiàn)實(shí)工程中是必要的。

研究裂紋在應(yīng)力作用下如何在材料中擴(kuò)展。材料分為以下幾類:

脆性材料：裂紋通常會(huì)使試樣迅速破壞。脆性斷裂測(cè)試描述了應(yīng)力強(qiáng)度的臨界水平KIc，這是試樣中裂紋保持穩(wěn)定的最大應(yīng)力水平。高于這一水平的應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致裂紋迅速增長(zhǎng)，通常會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性的試件破壞。

韌性材料：裂紋不會(huì)立即導(dǎo)致試件失效，而是隨著施加應(yīng)力的增加而繼續(xù)抵抗裂紋擴(kuò)展。韌性斷裂測(cè)試描述了JIc，這是導(dǎo)致裂紋伸長(zhǎng)所需能量的測(cè)量。

Test_Center疲勞試驗(yàn)軟件

萬(wàn)測(cè)研制的斷裂力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)，在Test_Center疲勞試驗(yàn)軟件增加了斷裂力學(xué)模塊。硬件可以選擇HDT_A或HDT_B系列疲勞試驗(yàn)機(jī)。

◤ 性能特點(diǎn)

?能夠設(shè)置獨(dú)立試驗(yàn)方案，提高客戶操作性； 能夠自動(dòng)預(yù)制裂紋； 滿足KIc、JIc、CTOD、da/dN試驗(yàn)；

?適用CT、SEB、MT等試樣形狀； 數(shù)據(jù)結(jié)果統(tǒng)計(jì)模塊可生成R阻力曲線；

?CTOD和JIc試驗(yàn)支持多試樣和單試樣法；裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)支持升K，降K，恒K。

? 可以配高低溫環(huán)箱、高溫爐、鹽霧箱等環(huán)境設(shè)備，讓斷裂力學(xué)試驗(yàn)?zāi)芨咏咏鎸?shí)工況。

◤ 執(zhí)行以下相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

? GB/T 6398金屬材料疲勞裂紋擴(kuò)展速率試驗(yàn)方法；

? GB/T 21143金屬材料準(zhǔn)靜態(tài)斷裂韌度的統(tǒng)一試驗(yàn)方法；

? ISO 12135 Metallic materials—Uni?ed method of test for the determination of quasistatic fracture toughness；

? ISO 12108 Metallic materials—Fatigue testing—Fatigue crack growth method；

? ASTME1820 Measurement of Fracture Toughness；

? ASTME399 Linear-Elastic Plane-StrainFractureToughness of Metallic Materials；

? ASTME647 Measurement of Fatigue Crack Growth Rates；

◤ 斷裂力學(xué)試樣

裂紋試驗(yàn)的大多數(shù)試驗(yàn)需要特定形狀的試樣，在一系列的標(biāo)準(zhǔn)中都有對(duì)試樣進(jìn)行描述；當(dāng)您在參數(shù)設(shè)置時(shí)可以選擇不同的試樣形狀，市面上常用的試樣形狀有CT(直通型)和SEN(B)(三點(diǎn)彎曲)試樣形狀。試樣形狀及尺寸信息會(huì)直接影響 結(jié)果，在測(cè)量尺寸時(shí)應(yīng)準(zhǔn)確測(cè)量。

◤ 預(yù)制裂紋

▲ 降K預(yù)制裂紋

1.軟件根據(jù)參數(shù)設(shè)置自動(dòng)調(diào)整控制力值，每一次力值調(diào)整都會(huì)生成試驗(yàn)日志。

2.試驗(yàn)起始K值一般小于80%。

3.達(dá)到設(shè)定的K或者裂紋長(zhǎng)度時(shí)試驗(yàn)結(jié)束。

▲ 恒K預(yù)制裂紋

1.程序先執(zhí)行降K流程。

2.達(dá)到設(shè)定K值后，保持在設(shè)定K附近持續(xù)裂紋擴(kuò)展。

3.裂紋長(zhǎng)度達(dá)到設(shè)定目標(biāo)試驗(yàn)結(jié)束。此方法可以直接鎖定預(yù)制裂紋后端的K值。

▲ 斷裂韌性-KIc

1.在設(shè)定力值范圍循環(huán)3次，消除夾具、試樣、引伸計(jì)間隙。

2.根據(jù)設(shè)置的試驗(yàn)速度施加載荷。當(dāng)試驗(yàn)力下降到峰值力的百分比(建議60%)時(shí)試驗(yàn)結(jié)束。

▲ 斷裂韌性-CTOD(多試樣法)

1.切換試驗(yàn)速度施加載荷。當(dāng)試驗(yàn)力下降或達(dá)到設(shè)定裂紋開(kāi)口(COD規(guī))時(shí)試驗(yàn)結(jié)束。

2.每次試驗(yàn)需要在不同的開(kāi)口位置結(jié)束，滿足最終的R阻力曲線的有效數(shù)據(jù)點(diǎn)位置。

▲ 斷裂韌性-JIc(單試樣)

1.在設(shè)定力值范圍循環(huán)3次，消除夾具、試樣、引伸計(jì)間隙；檢測(cè)a0。 

ο(建議10%-20%)；循環(huán)此步驟，引伸計(jì)目標(biāo)在每次加載時(shí)遞增，達(dá)到引伸計(jì)設(shè)定目標(biāo)試驗(yàn)停止。

3.加卸點(diǎn)計(jì)算出來(lái)的J值需要在R 阻力曲線的有效數(shù)據(jù)點(diǎn)位置。

◤ 斷裂韌性（KIc）試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

1.功能KIc：獲得KIc 曲線分析及數(shù)據(jù)分析。

2.曲線加載：按條件加載試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

3.曲線：按KIc 曲線標(biāo)準(zhǔn)顯示載荷-裂紋張開(kāi)位移曲線。

4.計(jì)算：軟件自動(dòng)得到加載彈性段，以彈性段畫(huà)偏置5%的偏置線，計(jì)算得到Kq和特征點(diǎn)。

5.計(jì)算結(jié)果顯示。

1.表頭，可以選擇輸出試驗(yàn)信息、試樣尺寸、裂紋長(zhǎng)度等。

2.數(shù)據(jù)：實(shí)際計(jì)算數(shù)據(jù)。

3.判定：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容判定。

4.曲線：KIc分析曲線。

◤ 斷裂韌性（JIc）試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

1.根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)置篩選條件獲取數(shù)據(jù)特征點(diǎn)(卸載點(diǎn)、加載點(diǎn)、卸力點(diǎn))。

2.計(jì)算每次卸載的試驗(yàn)數(shù)據(jù)及JIc計(jì)算數(shù)據(jù)。

3.繪制R阻力曲線。

4.導(dǎo)出JIc報(bào)告。

1.根據(jù)數(shù)據(jù)點(diǎn)自動(dòng)畫(huà)擬合曲線； 鈍化線，0.1，0.2，0.3，0.5偏置線；

Jmax，Δamax。

2.獲取對(duì)應(yīng)函數(shù)方程式。

3.獲取R阻力曲線。

◤ CTOD試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

1.獲取缺口張開(kāi)位移(施力點(diǎn)位移)和載荷曲線。

2.檢查曲線是否出現(xiàn)pop-in，并計(jì)算δ或者J。

3.對(duì)多個(gè)試樣進(jìn)行試驗(yàn)并且得到對(duì)應(yīng)的δ或者J，生成R阻力曲線。

◤ 裂紋擴(kuò)展(da/dN)

▲裂紋擴(kuò)展(da/dN)降K試驗(yàn)

1.軟件自動(dòng)根據(jù)設(shè)置梯度C連續(xù)降力。

2.應(yīng)力強(qiáng)度因子K連續(xù)下降。

3.裂紋增長(zhǎng)速率逐漸降低。  

4.降K試驗(yàn)適用于求得門(mén)檻值ΔKth。

▲裂紋擴(kuò)展(da/dN)恒K試驗(yàn)

1.隨著試樣開(kāi)始疲勞，裂紋增大，應(yīng)力強(qiáng)度因子也逐步增大，軟件通過(guò)調(diào)整控制力值保持Kmax在一定范圍內(nèi)。

2.試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)力強(qiáng)度因子K逐步下降，到了設(shè)定值后保持。

3.當(dāng)Kmax保持穩(wěn)定后，裂紋速率保持一定斜率。

◤ 裂紋擴(kuò)展(da/dN)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

▲裂紋擴(kuò)展(da/dN)升K試驗(yàn)

1.隨著試樣裂紋變大，應(yīng)力強(qiáng)度因子K逐步增大。

2.隨著疲勞時(shí)間增加，裂紋擴(kuò)展速率逐步加大。

3.升K法適用于裂紋擴(kuò)展速率 ＞1×10^(-5)。

4.達(dá)到裂紋長(zhǎng)度或者K試驗(yàn)停止。

▲裂紋擴(kuò)展(da/dN)升K試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

1.加載試驗(yàn)時(shí)裂紋長(zhǎng)度與周期的趨勢(shì)曲線。

2.裂紋修正：根據(jù)起始裂紋和最終裂紋對(duì)整個(gè)裂紋過(guò)程進(jìn)心修正。

3.設(shè)置裂紋長(zhǎng)度區(qū)間，從原始數(shù)據(jù)中篩選出需要的數(shù)據(jù)。

5.割線法、多項(xiàng)式：獲得裂紋擴(kuò)展速率的計(jì)算方法。

6.計(jì)算ΔK，da/dN裂紋擴(kuò)展相關(guān)數(shù)據(jù)及繪畫(huà)ΔK-da/dN速率曲線。

7.導(dǎo)出報(bào)告。

▲ΔK-da/dN速率曲線

1.根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算方程式公式并繪畫(huà)擬合曲線。

2.獲得ΔK-da/dN速率曲線為log坐標(biāo)顯示；

▲裂紋擴(kuò)展（da/dN）增量多項(xiàng)式測(cè)試報(bào)告

1.報(bào)告表頭，可以選擇輸出試驗(yàn)信息，試樣尺寸， 裂紋長(zhǎng)度等

2.數(shù)據(jù)：da/dN相關(guān)數(shù)據(jù)。

3.曲線：輸出裂紋長(zhǎng)度-周期趨勢(shì)線，da/dN-ΔK速率曲線。

▲降K-門(mén)檻值

1.通過(guò)條件設(shè)置獲取10-6 ~10-7 的有效數(shù)據(jù)點(diǎn)。

2.選擇割線法、多項(xiàng)式：獲得裂紋擴(kuò)展速率的計(jì)算方法。

3.計(jì)算ΔK，da/dN裂紋擴(kuò)展相關(guān)數(shù)據(jù)及繪畫(huà)ΔK-da/dN速率曲線。

4.導(dǎo)出報(bào)告。

▲ΔK-da/dN速率曲線

1.根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算方程公式并繪畫(huà)擬合曲線。

2.獲得ΔK-da/dN速率曲線為log坐標(biāo)顯示；

▲裂紋擴(kuò)展（da/dN）割線法測(cè)試報(bào)告

1.報(bào)告表頭，可以選擇輸出試驗(yàn)信息，試樣尺寸，裂紋長(zhǎng)度等。

2.曲線：輸出裂紋長(zhǎng)度-周期趨勢(shì)線，da/dN-ΔK速率曲線(速率在10^(-6)~10^(-7) 之間)。

3.數(shù)據(jù)：da/dN相關(guān)數(shù)據(jù)。

◤ 斷裂力學(xué)試驗(yàn)附件

SEB夾具

可按用戶需求訂制其它規(guī)格。

CT夾具

可按用戶需求訂制其它規(guī)格。

COD規(guī)