实验3 裂纹尖端张开位移COD的测定
马 杭 编写
裂纹尖端张开位移
是含裂纹弹塑性材料抵抗裂纹扩展能力的度量，是衡量材料断裂性能的重要指标。材料断裂韧度的测定对于断裂安全设计与缺陷评定、冶金因素对材料性能影响的研究、产品质量的控制与验收、材料组织设计与工艺优化、防止断裂事故的发生等都有重要的意义。材料的断裂性能指标必须通过实验来测定，参见国家标准BG2358-80。
一、实验目的
1.学习裂纹尖端张开位移
的测试方法，了解实验的主要步骤。
2.学习掌握
测试的计算方法。
3.学会107JA测量显微镜的使用方法。
4.完成某金属材料的
的测试试验。
二、实验设备与仪器
1.WDW-100A电子万能试验机。
2.三点弯曲断裂装置、测量显微镜107JA、双悬臂梁夹式引伸计及标定器。
3.三点弯曲试样一块、刀口两个、游标卡尺一把、502胶、丙酮。
4.计算机。
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图21-1 三点弯曲试样
三、试样
试样几何形状如图21-1所示，选材并经过一定的处理后，再经取样和机械加工、开线切割前导缺口、预制疲劳裂纹等步骤而制成。
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图21-2 初始裂纹尺寸
的测量
四、测试步骤
1.用游标卡尺测量试样厚度B、高度W，粘贴刀口，刀口间距为mm，粘贴时注意刀口对中（刀口关于裂纹位置对称）。
2.用标定器对夹式引伸计进行标定，以获得刀口实际张开位移与记录张开位移的比例关系。
3.安装引伸计，进行三点弯曲加载试验，加载速度为1～5m/min。观察屏幕上载荷—刀口张开位移曲线的变化。试样断裂后保存数据文件，打印记录曲线以供分析计算用。
4.观察断口形貌。
5.在测量显微镜上测量初始裂纹尺寸
。测量位置在沿厚度B/4、 B/2、3 B/4之处，如图21-2所示，并按下式取三个测量值的平均值作为裂纹尺寸。要求三个测量值之间任意两个值之差不大于
的10%。
五、
的分析计算
1.在
记录曲线上确定线性段的斜率（
），过线性段做直线，交零载荷水平线于O点，记录曲线初始段的轻微非线性忽略不计。
2.过最大载荷点
做线性段直线的平行线，交零载荷水平线于A点，OA的长度为刀口张开位移的塑性部分
。
3.计算
值
，是由两部分组成的：
其中弹性部分的计算公式为
式中
、
分别为材料的泊松比和弹性模量，
为I型应力强度因子：
其中
塑性部分的计算公式为
式中
为刀口厚度（参见图一），
为刀口张开位移的塑性部分。国家标准BG2358-80规定塑性转动因子
。
六、试验结果整理
1.在坐标纸上，画出
记录曲线，标出坐标和单位。
2.完成
的分析计算。
3.自行设计实验报告的形式，对本实验进行必要的讨论，完成实验报告