《应力强度因子对表面裂纹断裂韧性的影响》由会员分享，可在线阅读，更多相关《应力强度因子对表面裂纹断裂韧性的影响（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、口 c t. 1 9 9 8 H o n g K o n g 材料与结构之力学 测试国际学 术会议 9 9 8 年1 0 月 I n te r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n Me c h a n i c a l T e s t in g可 Ma t e r ia l s a n d S tr u c t u r e s香港 应力强度因子对表面裂纹断裂韧性的影响 汪德根吴巧天 冶金 部钢 铁研究 总院， 北京1 0 0 0 8 1 摘 要选用A S T M E 7 4 0 - 8 0 应力强 度因 子表达式 ， 测定了高强度钢3 7 S i M
2、n C r N i M o , 3 0 C r , S i N i M o V A 和只 A C 钢的 表 面 裂纹 断 裂韧 性气 : 值， 测 试 结 果 表 明 其 分 散 性 很 小 类0词表面裂纹; 应力强度因子; 断裂韧性; 裂纹扩展 I n fl u e n c e o f S t re s s I n t e n s i ty F a c t o r o n S u r f a c e - C r a c k F r a c t u re T o u g h n e s s W a n g D e g e n , W u Q i a o t i a n C e n tr a l
3、 I r o n i n t e n s i t y f a c t o r ; f r a c tu r e t o u g h n e s s ; c r a c k g r o wth 目前， 飞行器的发动机， 高压容器等都采用了超高强度和高强度材料的薄壁构件. 在这些 构件的失效分析中， 表面裂纹是最常见的裂纹. 为了保证结构安全可靠， 如何精确计算应力强 度 因子， 对表 面裂纹 构件 的可靠 性分析 和寿命 预测 极为 重要. 为此， 本文测 试了 3 0 C r , S i N i M o V A 钢( 简称3 0 C r 钢 ) , 3 7 S i M n C r N i M
4、o 钢( 简 称3 7 8 i 钢 ) 及 乓 A C 钢 的 断裂 韧 性 K is 值 并 进 行了 分析 . 1表面裂纹应力强度因子公式 表面裂纹的应力强度因子是沿裂纹前缘变化的. 当a l e 0 . 5 0 ( K IE / a y ,) 2 . 若回 火 温 度3 0 0 时 ， 则 材料 塑 韧 性 增 加， K E / O o : 比 值 增 大， 如 板厚 仍4 m m ; 则 不能满足要求， 板厚增至 5 -6 m m才能满足要求. 表 3中B , C , D结果稳定. 2 . 3材料塑性及厚度的影响 材料塑性及试样尺寸对应力强度因子的影响也是很大的. 假如原始裂纹尺寸相对
5、于塑性 尺寸不大的话， 就违背L E E M假定、 发生断裂前屈服， 只要亚临界裂纹扩展不严重， 裂纹深度 。 和 韧 带( B - a ) 均 大 于0 . 5 ( K IF l O Y s) 2 ， 则K B E 是 常 数， 否 则K ie 随 裂 纹 尺 寸 ， 形 状和 厚 度 变 化 ， 3 0 C r 表4 3 0 Cr 钢性能 B/ mm W / mm 1 3 之_ 1 5 . 3 1 6 . 4 1 4 之 2 9 . 3 口m m 0 .7 2 8 0. 7 2 0 0 .7 5 2 0 .8 1 2 3 9 2 a l c 0 .4 8 0 . 4 8 0 . 5 0 0
6、. 8 1 0 . 5 8 a l b 0 .5 6 0 .4 8 0 4 7 0 . 5 8 0 . 4 8 P . . I P Q a l ( K Q l a o z ) B - a l9 o 扩 KF lM P a , fm 1 . 1 1 1 . 1 6 1 . 1 7 1 . 1 2 1 . 0 6 0 . 47 0. 6 2 0. 5 4 0. 6 6 0 . 5 0 ( K Q / 0 . 4 0 0 . 5 6 0 . 6 3 0. 4 8 0. 5 3 6 0 . 1 5 5 7 . 8 5 5 6 . 8 8 5 3 . 2 3 7 9 . 45 凡、只U.qn刊 LL卜卜
7、又 汪德根等: 应力强度因子对表面裂纹断裂韧性的影响 钢和3 7 S i 钢对同一板厚其断裂韧 性值很稳定， 结果见下表4 ( 3 0 C r 钢 ) 和表5 ( 3 7 S i 钢 ) 表 5 3 7 S i 钢 性 能 B /m m W lm m a lt 三二二alb P - / P Q al( K Q IU “s ) B - a l (K Q la , ) - K .r/ M P - - 1 .2 8 1 3 .0 0 .6 1 5 0 . 5 0 0 .4 8 1 .0 9 0 .5 7 0 .6 3 0 5 2 . 2 4 1 . 5 0 1 5 .3 0 .7 2 0 0 .4
8、9 0 .4 8 1 0 9 0 .5 4 0 .5 9 5 5 4 . 2 0 一 3 结论 表 面 裂 纹 法 测 试 断 裂 韧 性， 采 用A S T M E 7 4 0 - 8 0 试 验 标 准 计 算气值与B e n c h m a r k “ 最 佳 估算” 法计算值比较一致. 得到的断裂韧性分散性较小. 对 3 7 S i 钢两种板厚的试样， 测定的断 裂韧性值完全一样. 对3 0 C r 钢， 同 一板厚试样的断裂韧性值很稳定， 波动很小， 对乓A C 钢除 3 0 0 回火外其余回火温度测断裂韧性值很稳定， 波动很小. 参 考 文 献 I N e w m a n J C
9、. J r , R a j u I S . A n E m p i r ic a l S t r e s s In te n s i ty F a c t o r E q u a ti o n f o r th e S u r f a c e C ra c k . E n g F ra c tu re M e c h a n i c s , 1 9 8 1 , 1 5 ( I - 2 ) : 1 8 5 - - 1 9 2 2 ， B e n c h ma rk “ E d i t o r i a l C o mm i t te e o f t h e S E S A F r a c tu r
10、 e C o m mi tt e e A C ri t ic a l E v a l u a ti o n o f Nu me r ic a l S o l u t io n t o th e “ B e n c h ma r k “ S u r f a c e - fl a w P ro b l e m, E XP Me c h , 1 9 8 0 , 2 0 ( 8 ) 3 Wu X. S tres s I n t e n s i ty F a c t o rs f o r h a l f E ll i p ti c a l S u r f a c e c r a c k s S u b j e c t e d t o C o m p l e x C r a c k F a c e L o a d i n g . E n g i n e e ri n g F r a c t u re Me c h a n ic s , 1 9 8 4 , 1 9 ( 3 ) : 3 8 7 .4 0 5 111.111.，.rl、1;ir.LF
