西安交通大学材料力学性能试验报告——断裂韧性

《西安交通大学材料力学性能试验报告——断裂韧性》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、材料力学性能实验报告姓名：班级：学号：成绩：实验名称实验六断裂韧性的测定实验目的了解金属材料平面应变断裂韧性测试的一般原理和方法。实验设备1.CSS-88100万能材料试验机；2.工具读数显微镜一台；3.位移测量器；4.千分尺一把；5.三点弯曲试样40Cr和20#钢试样各两个。试样示意图图1三点弯曲试样图2紧凑拉伸试样实验数据记录与处理实验原始数据记录试样编号试样材料屈服强度(MPa)宽度W(mm)厚度B(mm)120#钢退火态37025.1013.10225.0013.00340Cr800℃+100℃回火10

2、5025.0812.62425.0612.56表1三点弯曲试样的尺寸记录对强度高韧性低的材料，在加载过程中P―V曲线最初按直线关系上升，裂纹无明显扩展，当载荷达到临界值时试样突然断裂，计算时的就取。对强度较低塑性韧性较好的材料，达到一定载荷后，试样中间部分处于平面应变状态，发生突然开裂，此时载荷出现突然下降但立即又恢复上升。对于韧性更好的材料，在试样中心平面应变区尚未开裂前，裂纹尖端已有较大的塑性区，产生明显的钝化，从而在裂纹扩展之前，裂纹嘴就有一定的张开，所以P―V曲线一开始就较早地偏离直线。当试样中心平面应

3、变区开始断裂时，载荷本应该下降，但表面有较厚的平面应力区，该区要消耗大量的变形功才能断裂，所以仍表现为载荷上升，实际上这是掩盖了试样中心平面应变区开始断裂引起的载荷下降。1）确定试样裂纹失稳扩展时的临界载荷沿试验曲线的线性部分做直线OA，再做一条比OA直线斜率小5％的直线交于P―V直线，交点为。如果在之前没有比更大的载荷，则就定为，（P―V曲线中的第一种情况）。如果在之前有一个最大的载荷超过，则取此载荷为。根据实验得到的数据载荷-变形数据，用matlab软件画出载荷-变形曲线，同时做出一条比线性部分斜率小5%的

4、直线与原来曲线相交。如图3,4,5,6所示。计算得到的值列于下表：表2各试样实验测得的值试样编号试样材料(N)(N)0140Cr800℃淬火+100℃回火1.3058.74213058.7420217472.18317472.18341220#钢退火态12683.619868341511409.04483122）测量裂纹长度a试样断裂后，在B＝0、B/4、B/2、3B/4、B的位置上测量裂纹长度,精确到0.5％，取，其中最大裂纹长度与最小裂纹长度之差不超过2.5％W。任一处的疲劳裂纹长度不得小于1.5mm。表面

5、裂纹长度不得小于a的90％，否则试验无效。表3预制疲劳裂纹结果测量记录表（单位：mm）试样编号0112.705012.903514.206014.256513.838012.876020.758020.159520.376013.95450213.311513.345513.006012.550512.066013.510016.572019.504518.140512.260541210.682011.434011.747011.554510.966010.886011.641512.324511.88601

6、1.137041511.858012.553512.830012.634011.867512.034012.749513.692512.909012.0115然后根据上表数据计算平均裂纹长度a。表4平均裂纹长度计算数据（单位：mm）试样编号010.17107.85455.95356.11950.11656.6425020.19853.22656.49855.59000.19455.10504120.20400.20750.57750.33150.17100.37224150.17600.19600.86250.

7、27500.14400.44453）计算由公式：式中：载荷；S：跨距；B：试样厚度；W：试样宽度。当S/W=4时，根据表2和表4的数据，代入到公式和中编写matlab程序得到值如下表：表5各试样的值和其有效性的判定材料试样编号40Cr800℃淬火+100℃回火011.022845.01.0001.619020.9451050.31.0002.50220#钢退火态4120.350185.91.4610.6314150.381194.81.3730.693根据有效性的判据：（1）；（2）。在根据表5中得到的数据对的

8、有效性进行判定，可以看到：40Cr的两个试样都满足以上两个判据，而20#钢试样都不满足以上判据。从而说明40Cr的两个试样的断裂韧性实验是有效的，而20#钢试样的断裂韧性试验是无效的，需要加厚试样尺寸再进行试验。实验总结与分析本次试验采用三点弯曲试样对20#钢退火态和40Cr800℃淬火+100℃回火试样进行断裂韧性试验。加深了对断裂力学理论知识的理解，对平面应变和平面应力状态有了更深