GB/T 24522-2020 金属材料 低拘束试样测定稳态裂纹扩展阻力的试验方法

标准编号：GB/T 24522-2020

标准名称：金属材料 低拘束试样测定稳态裂纹扩展阻力的试验方法

英文名称：Metallic materials—Method of test for the determination of resistance to stable crack extension using specimens of low constraint

发布日期：2020-06-02

实施日期：2020-12-01

归口单位：全国钢标准化技术委员会

执行单位：全国钢标准化技术委员会

主管部门：中国钢铁工业协会

起草人

李荣锋、涂善东、刘冬、尚伦、黄星、刘明辉、帅健、侯慧宁、张显程、董莉、王琼琦、王斌、唐毅、张建军

起草单位

武汉钢铁有限公司、华东理工大学、深圳万测试验设备有限公司、中核武汉核电运行技术股份有限公司、中国石油大学（北京）、东莞材料基因高等理工研究院、力试（上海）科学仪器有限公司、冶金工业信息标准研究院、内蒙古包钢钢联股份有限公司

标准范围

本标准规定了含裂纹的低拘束易塑性变形均质金属材料在承受准静态加载时稳态裂纹扩展阻力、裂纹张开位移δ₅和临界裂纹尖端张开角ψ_c的测定方法。对含缺口的紧凑拉伸试样和中心裂纹拉伸试样，通过疲劳预制裂纹，在缓慢增加位移量的条件下进行试验。

本标准描述的试验方法涵盖那些不满足断裂性能尺寸不敏感的试样，例如尺寸相对较薄的紧凌拉伸试样和中心裂纹拉伸试样。

本标准给出了测定裂纹扩展阻力曲线（R-曲线）的方法。与ISO 12135:2002测定紧凑拉伸试样断裂韧度特征值类似，在附录D中给出了采用中心裂纹拉伸试样测定断裂韧度特征值的方法。

裂纹扩展阻力的测定可以使用多试样法和单试样法。多试样法要求将多个名义上相同的试样加载到不同位移。通过对韧性裂纹扩展区域的标识以及随后的断口裂纹扩展量的测量得到裂纹扩展阻力曲线。只要能够满足符合规定的精度要求，基于卸载柔度法和电位法的单试样法也能够测量裂纹扩展。推荐的单试样法由ISO 12135:2002描述。无论哪种方法，目的是获得足够多的数据点，以充分地描述材料裂纹扩展阻力行为。

测定δ₅相对简单易行。δ₅的结果由阻力曲线表示，显示裂纹扩展在限定范围内的唯一性。远离该限定范围，紧凑拉伸试样的δ₅阻力曲线显示了对试样宽度的强依赖性。而中心裂纹拉伸试样的δ₅阻力曲线显示了对试样宽度的弱依赖性。

CTOA的试验确定较δ₅困难。临界CTOA由裂纹扩展一定程度后达到的稳定值表示。CTOA的概念可以应用于裂纹扩展量非常大的场合，适用性超过现有δ₅的应用范围。

两种裂纹扩展阻力的测定均适用于结构评估。δ₅的概念是完整的，通过基于简单裂纹驱动力公式的现有评估步骤，可以应用于结构完整性问题。

CTOA的概念总的来讲更准确。在结构应用方面需要数值方法，如有限元分析。

研究表明对紧凑拉伸试样和中心裂纹拉伸试样加载，直到最大载荷，稳定的CTOA与唯一的阻力曲线密切相关。在δ₅阻力曲线和临界CTOA之间建立解析的或数值的关系还有待进一步研究。

标准文档截图