[发明专利]一种高韧性材料J-R阻力曲线的测试方法

摘要

本发明涉及一种高韧性材料J-R阻力曲线的测试方法，它包括以下步骤：试样加工、三点弯曲试验、裂纹长度的测定、每一载荷下的J积分计算、差值函数的建立、裂纹长度与p-V数据对的递推计算以及J-R阻力曲线的构建。本发明不采用引伸计测试裂纹嘴张开位移及卸载柔度，而是通过试验机直接采集三点弯曲试样的变形和断裂全过程的载荷-位移曲线，而后通过一系列的计算得到材料的J-R阻力曲线，从而有效地克服了高韧性材料测试中试样大变形所带来的测试仪器的限制，可测得长尺寸裂纹扩展下的J-R阻力曲线，并可用于不同温度和不同尺寸试样的J-R阻力曲线测量。

主权项

1.一种高韧性材料J-R阻力曲线的测试方法，其特征在于，所述测试方法包括以下步骤：步骤S1，将待测试的高韧性材料加工成三点弯曲试样，对该试样加工一缺口，并预制疲劳裂纹；步骤S2，测得在对所述试样加载和裂纹稳定扩展过程直至最后断裂的载荷p与加载点位移V的关系曲线，即p-V曲线，并测得最终断裂或停机载荷p_f；步骤S3，通过九分法计算得到所述试样断裂后断口的初始裂纹长度a₀和最终裂纹扩展长度a_f；步骤S4，根据初始裂纹长度a₀及所述p-V曲线测得若干个载荷点p_i，通过J积分基本测试法计算得到每个载荷p_i下的修正应力强度因子K_i和修正J积分J_i；步骤S5，根据初始裂纹长度a₀及修正J积分J_i得到修正的裂纹长度a_b(i)；将所述p-V曲线上的最终断裂或停机载荷p_f的p-V数据对(p_f，V_f)标称化为锚点数组(P_N(f)，V_pl(f))，将最大载荷p_max之前，且不包括最大载荷p_max的所有p-V数据对(p_i，V_i)标称化为标称p-V数组(P_N(i)，V_pl(i))；将标称位移V_pl(i)＞0.001的标称p-V数组(P_N(i)，V_pl(i))及锚点数组(P_N(f)，V_pl(f))进行曲线拟合后建立差值函数步骤S6，根据所述初始裂纹长度a₀和最终裂纹扩展长度a_f，将裂纹长度划分为若干个不同的长度段a₀、a₀+Δ、a₀+2Δ、a₀+3Δ......a_f，并对任一长度段标记为其中，取将初始裂纹长度代入所述差值函数在标称位移V_pl(i)＞0.002处将p-V数据对(p_i，V_i)依次代入所述差值函数当含有裂纹长度及p-V数据对(p_i，V_i)的差值函数变化率小于等于1％时，则判定此时p-V数据对(p_i，V_i)即是对应初始裂纹长度的p-V数据对同理，将裂纹长度及p-V数据对之后的p-V数据对(p_i，V_i)依次代入所述差值函数当差值函数变化率小于等于1％，得到对应裂纹长度的p-V数据对依次类推，得到与裂纹长度相对应的p-V数据对其中，要求p-V数据对为最终p-V数据对(p_f，V_f)；当裂纹长度与最终p-V数据对(p_f，V_f)不满足差值函数变化率小于等于1％时，调整裂纹长度之前的与裂纹长度对应的p-V数对并要求裂纹长度之前的裂纹长度与相应p-V数据对在满足差值函数变化率小于等于1％的前提下，使得最终p-V数对(p_f，V_f)与裂纹长度差值函数变化率小于等于1％；步骤S7，通过公式计算得到裂纹扩展量通过阻力曲线测试法中的J积分计算公式计算得到每个载荷p_i下对应裂纹扩展量的J积分并以裂纹扩展量为横坐标，J积分为纵坐标，将所有的数据对描在坐标图上，并光滑连接在一起，即得到材料J-R阻力曲线。