基于直通型CT試樣測試方法的斷裂韌度研究

姚 瑤， 蔡力勛， 包 陳， 石凱凱， 吳海莉

(西南交通大學(xué) 力學(xué)與工程學(xué)院，成都610031)

斷裂韌度是評價航空材料性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)而廣受關(guān)注。黨寧等［1］研究退火對ZTi6Al4V 鈦合金斷裂韌度的影響，曹晶晶等［2］研究了助溶劑對原位轉(zhuǎn)化炭纖/氧化鋁復(fù)合材料的斷裂韌度的影響，最近的眾多研究顯示斷裂韌度是材料研究者們關(guān)注的主要性能指標(biāo)。有效的斷裂韌度評價方法才能提供更為準(zhǔn)確有效的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

緊湊拉伸(compact tension，CT)試樣是斷裂韌度測試規(guī)范［3～5］所推薦的標(biāo)準(zhǔn)試樣構(gòu)形之一。若在裂紋嘴位置測量裂紋張開位移則稱為直通型CT(straight-notched CT)試樣［6，7］。該類試樣操作便利，在特殊服役環(huán)境下斷裂性能的實(shí)驗(yàn)室測定時得到應(yīng)用，如輻照環(huán)境下核反應(yīng)堆壓力容器鋼的J 阻力曲線評定［8］。在現(xiàn)行測試規(guī)范中，僅提供針對臺階型CT 試樣(即測量加載線位移)完整的J 積分計算公式，而對于直通型CT 試樣，無論是ISO、國標(biāo)中推薦的柔度法，還是ASTM 中推薦的載荷分離法，均未提供完整的J 積分算式，其關(guān)鍵在于缺乏用于塑性J 積分計算的塑性因子ηp，且ASTM 中現(xiàn)有的載荷分離式存在明顯的量綱不等問題。對于直通型CT 試樣的J 阻力曲線評定，有效的方法是將測得的裂紋嘴張開位移V0換算為加載線位移VLL，然后按照臺階型CT 試樣的計算公式獲得J 阻力曲線。對于直通型CT 試樣的V0-VLL換算關(guān)系，蔡力勛，金蕾，包陳等［9～12］分別提出了裂尖小范圍屈服條件下以及發(fā)生較大轉(zhuǎn)動時直通型CT 試樣對應(yīng)的V0-VLL轉(zhuǎn)換公式，但所得公式的精度還有待進(jìn)一步討論。……