JIC裂縫韌性到ASTM E1820
當使用延性高強度金屬設計用於安全關鍵案例時,重要的是要了解缺陷和裂縫的行為,否則,僅基本的拉伸性能就足夠了。抗局部故障(與散裝拉伸強度相對)的抗性通常用骨折韌性的傘項來描述。當該故障比突然的臨界斷裂更逐漸,JIC是一種韌性公制,用於描述撕裂開始的點。
最普遍的應用是在發電部門中,預期高度詳細的建模,並且設計必須為缺陷的損害耐受性提供。也就是說,沒有災難性的失敗 - 顯然是核能中最高特徵的問題!
根據ASTM E1820,JIC斷裂韌性測試提供了一種材料有效的方法,可以評估新材料並監測參考樣品或從服務中取出的零件的降解。
測試件是加工的,有效地包含了一塊僵硬的材料塊,一個臉上有尖銳的凹槽。根據方便的測試設置或從生產線取出時可用的材料厚度,使用不同的標準化幾何形狀。重要的是,相對於製造中使用的工作過程(例如滾動),測試金屬在不同方向上的韌性,因為根據微觀結構的性能將有所不同。
根據E1820確定JIC的首選方法是使用單個樣品,加載緩慢,但經常停下來確定裂紋是否延長了多遠。這意味著主測試本身是一系列長的重複坡道,每個坡道隨後是一個小卸載然後重新加載,逐漸打開裂縫,並開始撕裂樣品。在機械測試結束時,必須完全拆開樣品,並測量裂紋前部的確切長度和形狀。必須在樣品分離之前對最終的裂紋前部(通常是通過熱處理或染料滲透劑)進行標記。通常,液氮被用來冷卻材料,以至於最終斷裂是脆性並避免進一步變形的程度。
機械加載過程並不簡單,儘管它應該可以通過任何現代測試系統來實現,但是Bluehill斷裂直接生成所需的序列,只需要求關鍵參數即可,而無需用戶就需要構建每個步驟和循環。
主要復雜性是分析數據的;在這裡,必須將一系列冗長的計算步驟應用於每個卸載點的數據,以生成J(工作完成)與ΔA(裂紋擴展)的總體系列點。此外,將兩個單獨的曲線函數擬合到這些數據點,首先是確定校正的初始裂紋長度,然後找到裂縫停止剛剛打開並開始撕裂的截距點。
結果很容易被一系列因素歪曲,因此ASTM E1820對於一系列標準已高度規定,旨在確保標本,批次或實驗室之間的可比結果。該標準包括至少21項有效性檢查,必須滿足聲明JIC的可比值,並已提出為數據分析推薦各種質量指標。
斷裂旨在提供具有清晰工作流程的現成方法。它為研究用戶提供了很高的靈活性,以及如果結果無法滿足標準要求,則有效性檢查和中間結果的詳細分解。如果研究人員或合同測試房需要以幾種形式提供結果,則可以重新開放現有數據集並立即用一些調整後的參數重新分析,這些參數以不同的單位表示(例如,從指標交換到我們的習慣),或導出到替代報告模板。該軟件實現了所有推薦的技術,並經常更新以反映標準的最新修訂。
根據ASTM E1820,也可以根據CTOD來分析原始數據,以生成CTOD-R曲線並識別ΔIC。