GB/T 21143—2014中直流电位法的讨论

电位法作为准静态断裂韧度测量标准GB/T 21143—2014中推荐的方法之一，在某些情况下可对常用的柔度法不便测量的试样进行辅助测量。为了验证电位法在断裂韧度测量中的实际效果，按照标准中规定的直流电位法对试样进行了断裂韧度的测试，并将测试结果与柔度法进行对比。结果发现：GB/T 21143—2014中的方法1，即间接测量法可以更准确简便地测量裂纹的长度，结果与柔度法相当；而方法2，即直接测量法，在实际试验中不容易控制裂纹测量的准确性，准确性与便捷性均不如方法1。     

准静态断裂韧度标准GB/T 21143—2014中几处改动的讨论

最新版本的准静态断裂韧度标准GB/T 21143—2014与上一版本GB/T 21143—2007相比进行了较大改动。通过试验对两个版本的标准进行了比较和讨论,对比了阻力曲线中J与δ的计算公式。发现新标准将系数g2(a0/W)改为g2(a/W),造成阻力曲线与J0.2BL的结果较旧标准偏大,但是特征值J0.2BL与美标相比依然较为保守。同时发现,新标准在δ0与δ的计算公式中增加了旋转修正,这一改动会使二者的结果更加准确。本次标准修订还增加了被测试样的形状和新的测量方法,这为小尺寸试样的测试带来了极大的便利。新标准对测量裂纹长度方法的示意图进行了修改,但在测量高韧度材料试样时仍然存在无法观测到裂纹的问题,建议参照BS 7448的裂纹测量方法进行修改。     

球墨铸铁用布氏硬度计的不确定度评定

按照GB/T 231.1—2018《金属材料 布氏硬度试验 第1部分：试验方法》进行布氏硬度测试，分析影响测量结果的主要不确定度来源及分类，测试结果按照JJF 1059.1—2012 《测量不确定度评定与表示》进行不确定分析，并考虑扩展不确定度的测试分散性。结果表明：本实验室测试布氏硬度的不确定度为2HBW10/3 000，当包含因子为2时，扩展不确定度为(196±4)HBW10/3 000。同时在测试试件过程中，应避免测试人员长时检测所造成的视觉疲劳及试件的表面过热所引起的加工硬化现象。     

高碳铬轴承钢现行标准的梳理及对GCr15的标准比较

梳理了高碳铬轴承钢现行的标准,列出了这些标准的标准号、名称、标准类别、标准适用范围及标准体系类别;同时以某钢铁企业为例,选用牌号成分接近的GCr15、GCr15PGI的高碳铬轴承钢的内控标准与GB/T 18254—2016及ISO 683-17进行比较,说明了不同标准对于GCr15牌号成分及相近成分轴承钢在碳化物、夹杂物及化学成分上的要求,发现我国GB/T 18254—2016较ISO 683 17更为严格,而企业内控标准则在GB/T 18254—2016的基础上做了更深入的要求。     

国内外金属材料KIC试验标准的对比

对比了美国ASTM E399-17和中国GB/T 4161-2007标准中的平面应变断裂韧度KIC试验方法，总结了各标准规定的试样、试验装置、试验过程、KQ（KIC条件值）计算、结果有效性判定及数据处理等方面的区别。结果显示：各标准的区别主要体现在COD规精度、预制裂纹阶段的加载力、压载试验过程的加载速率、试验结果数据处理等方面。     

浅析CTOD和J积分的关系

推导了CTOD和J积分的关系,并且从试验角度利用三点弯曲试样进行CTOD试验,根据ASTM E1820对GB/T 21143—2014中公式34进行了评价,研究表明,在小屈服范围内,采用裂纹嘴张开位移可以同时得到CTOD和J积分,从而可以简化J积分的试验装置。     

韧-脆转变温度区间内焊接接头断裂韧度预测

首先对采用同种焊接材料施焊的X80及X65管线用钢焊接接头，在韧脆转变温度区间测试了其断裂韧度，试验研究了强度匹配、试样几何形式对接头断裂行为的影响。然后根据局部法由标准三点弯曲试样的断裂韧度值，得出反映材料的脆性断裂控制参量m、σu，再根据该参量对同种接头及不同强度匹配接头双边裂纹拉伸试样的断裂行为进行了定量预测，当考虑韧脆转变温度区间内的延性裂纹扩展后，预测结果与试验结果相当吻合。表明，局部法能很好地描述材料的断裂行为。     

A7N01P-T5铝合金断裂韧度的厚度效应

采用国家标准GB4161-2007对高速列车承载底架焊接结构材料A7N01P-T5铝合金型材的断裂韧度KC进行了测试和分析,测试了3种厚度母材的KC,基于能量理论和线弹性力学提出A7N01P-T5铝合金断裂韧度随试样厚度变化关系KC(B)的解析公式,并进一步采用国家标准GB21143-2007的CTOD试验对其进行验证.结果表明,该公式具有较高的精度和普适性,可用于确定不同板厚材料的KC,将公式应用于不同壁厚条件下的焊接结构的完整性评定,以此节省人力物力,并大幅度缩短焊接结构完整性评定及结构剩余寿命的计算周期.同时为各种金属材料的KC获取提供通用性的方法和参考准则.     

金相剖面法测试技术的研究

一、引言以往对均匀材质断裂韧度的测量多采用平面应变K_(IC)的测量法,以及弹塑性断裂力学中的COD法或J积分法。近来,国内外发展起来的多试样阻力曲线法,比单试样更为合理地判定材质的韧度,从而有限地避免了材质的微观不均匀性给韧度造成的影响。此外,尚有交流电位法、声发射法、涡流法等。由于上述各种方法都难以使裂纹长到要测的位置,而无法测量焊缝及其附近区     

试样尺寸对铁路车轮钢断裂韧度测试结果影响

使用不同尺寸的CT试样测试ER6铁路车轮钢的断裂韧度，并通过有限元方法分析试验过程中试样平面应变层厚度和裂纹尖端塑性区尺寸随CT试样尺寸的变化规律。研究发现，使用厚度为30～50 mm的CT试样测试ER6车轮钢的平面应变断裂韧度，均无法满足平面应变和小范围屈服条件；增加试样厚度可增大平面应变层区域，减小小范围屈服区，从而有效缓解P-V曲线弹性段的弯曲，使测试结果更接近ER6车轮钢的真实断裂韧度水平。     

高速列车用6061和7N01铝合金焊接接头断裂韧性分析

按照国家标准GB/T 21143-2007《金属材料准静态断裂韧度的统一试验方法》求得高速列车用6061和7N01铝合金焊接接头中焊缝、热影响区和母材3个区域的CTOD值δ_c和J积分值J_c,借助于数理统计的方法对焊接接头的断裂韧性进行了分析,并结合金相组织和断口形貌分析了它们之间关系.结果表明,对数正态分布对小样本断裂韧性数据拟合程度最好;6061和7N01铝合金焊接接头中各区域δ_c值和J_c值热影响区最大,焊缝次之,母材最小;6061和7N01铝合金焊接接头比较,7N01铝合金焊接接头中母材和焊缝的δ_c值和J_c值都优于6061铝合金焊接接头的相同区域;热影响区的δ_c值6061铝合金优于7N01铝合金;而热影响区的J_c值7N01铝合金优于6061铝合金.     

油层套管射孔开裂的断裂力学模型

对油层套管在射孔作业时的受力状态进行了分析，用简化的断裂力学模型来描述复杂的射孔开裂问题，即：射孔开裂是由于射孔局部冲击力产生的孔眼尺寸的穿透裂纹在内压力产生的应力作用下沿轴向产生脆性扩展，可以通过测量射孔后管壁的横向流变应力和孔眼的实际最大尺寸来计算套管在射孔过程中不开裂的断裂韧性指标K1c。理论分析表明，应力强度因子作为射孔开裂判据，具有明确的物理意义和严密的理论依据，更能揭示射孔开裂的物理本质。     

QT400-18铸态高韧性球墨铸铁拉伸断口特征与断裂机理

通过对QT400-18铸态高韧性拉伸断口特征及断裂机理的分析,发现伸长率超过20%时,试样断口具有韧性断裂的微观特征,在断口上留下较大、较深的韧窝,甚至有撕裂带.而伸长率为15%～16%时,试样断口具有混合型断裂的微观特征,在尖角处易形成微裂纹源,受外力作用时,裂纹源迅速扩展,造成局部穿晶断裂;同时由于铁素体含量减少,珠光体含量增多,基体塑性变形相对较差,在试样断口上留下大量较浅的韧窝.     

RELATIONSHIP BETWEEN J-INTEGRAL AND FRACTURE SURFACE AVERAGE PROFILE

To investigate the causes that led to the formation of cracks in materials, a novel method that only considered the fracture surfaces for determining the fracture toughness parameters of J-integral for plain strain was proposed The principle of the fracture-surface topography analysis （FRASTA） was used. In FRASTA, the fracture surfaces were scanned by laser microscope and the elevation data was recorded for analysis. The relationship between J-integral and fracture surface average profile for plain strain was deduced. It was also verified that the J-integral determined by the novel method and by the compliance method matches each other well.     

MoSi_2复合材料断裂韧性的测量及评价

对压痕法和单边切口梁法所测MoSi2 基复合材料的断裂韧性作了研究和分析 ,提出了压痕法测量MoSi2 基复合材料断裂韧性的计算修正式。结果表明 :单边切口梁法的测量结果随试样切口宽度的增加而增大 ,压痕法测量的结果随计算式和试验载荷的不同而异。使用上述修正式将缩小压痕法与SENB法的测量偏差     

延性断裂韧度统计分布的数值模拟方法

基于单试样延性断裂韧度的试验确定方法，本文建立了一种生断裂韧度统计分布的数值模拟模型，可较好地中非引起的延性断裂韧度的统计变异性。在计算机上易实现了大样本量的模拟，得到较准确的延性断裂度的统计分布及其参数，同时还可进行敏感性分析。奥我何不锈钢Ｓ３１６Ｌ焊缝金属的数值模拟计算结果表明，该方法是一种简单、有效物实用的数值模拟方法。敏感性分析表明，样本量对焊缝金属延性断裂韧度的统计分布及其参数具有较大     

Out-of-Plane Constraint Effect on the Fracture Toughness of Single Edge Notch Tension SpecimensEI北大核心CSCD

The crack-tip stress and strain fields of single edge notch tension (SENT) specimen are similar to those of the full-scale pipe containing surface cracks under longitudinal tension and/or internal pressure. It is well known that material's fracture toughness is not constant, and the specimen size has a significant influence on fracture toughness. It is thus essential to consider the transferability from fracture specimens in laboratory testing to practical structures, i.e., size effects or constraint effects. However, the specimen dimensions for SENT specimens recommended by current design procedures have not validated the out-of-plane constraint effect on the fracture toughness. In this work, the effect of specimen thickness on the crack tip opening displacement (CTOD) of SENT specimen was investigated using an API X90 grade steel. Full-field deformation measurement by digital image correlation (DIC) technique and stretching zone width (SZW) examination were performed to analyze the size effects on fracture toughness. The results show that the critical crack initiation toughness is highly sensitive to specimen thickness, and decreases significantly as specimen thickness increases until the thickness-to-width ratio (B/W) equals to 4, beyond which the effect of specimen thickness becomes relatively weak. As the specimen thickness increases, the maximum longitudinal strain and stretching zone width decrease sharply, and the location of high-strain zones changes significantly; when B/W >= 3, strain is initiated from the area oppo-site the cracked side rather than from the crack tip, indicating a strong loss of plasticity for thicker specimens. A dimension size is recommended for the fracture toughness testing to take the out-of-plane constraint into account for SENT specimen.     

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电桥法测量弹性磁导率因其使用样品大,对仪器精度要求高,误差因素多而逐渐被企业淘汰。通过改进传统的电压法测量电感的原理,结合软磁材料环形试样串联等效模型,将弹性磁导率的测量转变为对3个电压有效值的测量。分析了三电压法测量弹性磁导率精度与稳定性差的原因,并通过试验的方法对其测量参数进行选择。最后测量1J50软磁材料标准样品,结果误差优于5%,满足国标要求。此测量方法简单,且易于实现自动化测量。