通过直接方法获得J-R曲线

Nelson Alvarez Villar，Daniel Aquino，FranciscoAgüera，VíctorFierro，Enrique Chomik和Antonio Iorio

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Azojomo（Issn 1883-122x）第4卷2008年6月4日

主题涵盖

抽象的

介绍

实验

机械性能

结果与讨论

结论

参考文献

联系方式

抽象的

直接方法的应用是确定J-R曲线的标准化方法的替代方法。在直接方法中，J-R曲线从负载与负载线位移测量数据获得，而不同时测量裂缝长度。

本文将图解分析法与ASTM E1820-05a标准试验结果进行了比较。采用API 5Lx42钢的断口力学特性进行了分析。

关键词

韧性骨折，J-R曲线，直接方法

介绍

J- r曲线显示了应用积分J对裂纹扩展的影响。在小尺度屈服条件下，可以研究裂纹扩展的不同阶段。在SSY中，阻力只取决于裂纹扩展，因此J- r曲线(J resistance)是一种材料特性。然而，当塑性过大时，裂纹扩展阻力成为试样尺寸和几何形状的函数。然而，J-R曲线的确定仍然是弹塑性断裂力学(EPFM)材料表征的主要方法。

不同的标本几何可以进行测试。特定的j积分值定义为j_我知道了，它对应于稳定扩展的开始。测试包括对标本的负载应用，启动稳定的裂缝延伸，然后在裂缝达到指定的长度时卸载。

具有单次测试样本的标准方法需要同时记录负载，负载线位移和裂缝长度。在这项工作中，通过弹性顺应性技术仅测量一次裂缝长度以进行比较一种图解分析方法。

直接方法的发展很有趣，因为在测试期间没有必要估计裂缝长度。此外，它们在几乎所有条件下适用（例如，动态负载和/或攻击环境）。因此，当无法应用标准化方法时，它们非常有用。

负荷分离的原理应用于直接的方法，如归一化[1]和线性归一化[2]。但是，当归一化的方法不适用时，正在考虑半经验直接方法。

人工[3]开发了一种用于确定J-R曲线的图解技术。图1显示了p-中的基本确定δ.曲线。操作步骤如下:

1.韧性测试进行记录载荷(P)和载重线位移(δ.）。

2.确定稳定延伸的发作（p₁，δ.₁)在曲线P-中δ.通过弹性线外推与最大荷载(P₂，δ.₂)切线。最终裂纹长度是试验停止时确定的，对应于点(P_3.，δ._3.）。

3.对应于PS的每个点对应的裂缝长度。δ.曲线是使用特定的增长规律计算的，例如，线性。

4.对每个P求J积分_我和δ._我点。

该方法已得到验证，结果与标准方法和其他直接方法[4]具有可比性。我们的宗旨是其在分层和隧道发生稳定裂纹生长的材料中的评价。亚博网站下载在这种情况下，材料根据标准方亚博网站下载法几乎没有匹配有效条件。本文讨论了图形分析方法的应用。

图1所示。实测荷载(P)与载重线位移(δ.）。

实验

所分析的材料为API 5L x42低中电阻钢，用于阿根廷的天然气输送管道。标本从9毫米厚的板中提取。表1显示了通过光谱分析确定的化学成分。符合API规范，除了碳含量稍微超标。

使用标准程序制备金相样品。最终抛光用金刚石化合物，级0,25米μ.，被使用了。Nital 4是用于揭示微观结构的蚀刻剂。微观结构是铁氧体 - 珠光体，带有标记条带，如图2所示。

表格1。化学成分（重量％）。*最大API值．

图2。符号缩影显示深珠光体和明亮的铁氧体。

机械性能

根据，拉伸试验在MTS 810试验机中进行。ASTM E8M-04。标本尺寸为6 × 9毫米的横截面和25毫米的标准长度。测试结果见表2。两个试样沿层合方向剪切(TGBL_1和TGBL_2)，另两个试样沿原方向剪切(TGBT_1和TGBT_2)。

表2。拉伸试验结果。*最小API值。

带产生具有裂纹取向的机械性能的变化。此外，扎带主要负责分解机制在裂缝过程中。

根据ASTM E23-06标准，使用岛津冲击试验机(300j容量)在20°C下进行冲击试验。夏比能量平均值184 J /厘米吗²．

根据ASTM E1820-05A，在MTS 810试验机中进行韧性试验。使用弯曲标本，SE（b）。样品尺寸如图3所示。用T-L裂缝平面取向从板中切割试样。通过电放电加工获得凹口。根据ASTM程序，所有标本都是预粘的疲劳。在施加负荷之前的测试，直到裂缝延伸达到目标长度。负载线位移是固定负载的控制信号。负载线位移速度为1mm / min。测试后通过热量进行裂缝延伸。

图3。所有长度为mm，角度为程度。

图4显示了典型的SEM断口，在测试韧性试样中获得，在那里观察到分层。

图4。SEM Fractography，标本FGB_1,显示疲劳裂缝（a）

与分层（b）稳定繁殖。

结果与讨论

对FGB_1、FGB_2和FGB_6 3个试件进行了图形分析，分析了荷载对荷载线位移的影响(P-δ.)记录，按上述介绍的程序。弹性柔度法（标准方法）仅用于标本FGB_5测试期间的裂缝长度估计。

通过负载与负载线位移获得的相关参数（P-δ.)曲线以及初始和最终裂纹长度见表3。图5显示了典型的载荷与负荷线位移测量。

表3。P -δ曲线参数

图5。典型的测试记录。

图6。J-R曲线比较。

在图解 - 分析方法中使用线性裂纹生长规律，因此裂纹长度和载荷(P_我，一种_我通过弹性顺应性和图形分析方法可以获得对。因此，每个都可以评估J积分δ.一个_我．图6显示了两种方法给出的J-R曲线。

图7。观察到隧道。

标准方法有效性条件不足，因为观察到隧道（图7）。通常，隧道通过侧槽控制，但在这种情况下，隧道与耦合到厚度效果的分层有关[5]。

耦合效果使侧槽改善无效。此外，它会影响P-δ.曲线，所以我们可以假设在裂缝增长中的效果类似。在图解 - 分析方法中，我们建议使用总负载线位移和裂缝长度之间的关系，因此我们可以获得用于工程目的的近似电阻曲线。此外，我们可以评估与ASTM有效条件几乎匹配的材料。亚博网站下载

图解分析法有非常简单的假设，没有严格的有效性条件。我们选择一个线性的裂纹扩展规律，然后我们可以得到保守的结果(图6)。

这种近似似乎是合适的。例如，c常规撕裂韧性起始值，命名为J_0．2，如表4所示．

表4。撕裂开始的结果。*标准方法不匹配有效性条件，因为隧道被观察到。* *平均值。

结论

1.通过用T-L裂纹平面取向从板中提取的SE（B）标本评估裂纹生长抗性。

2.方法，标准和图形分析，显示出类似的材料所测试的隧道和分层的结果。

3.需要对C(T)试样进行进一步的研究，以建立图解分析法作为替代方法。此外，还可以探索其他裂纹的增长规律。

4.G当没有标准方法时，图形分析方法特别有用。

参考文献

1.周志刚，李国栋，李国栋，试验与评价，北京大学学报(自然科学版)19（4）(1991), 305 - 311。

2.E.D.瑞茜和K.H.施瓦贝，工程材料与结构的疲劳和骨折，亚博网站下载16（3）（1993），271-280。

3.A.F.IORIO，COTEQ 96（1996），21-24

4.N.Alvarez Villar，V.Fierro，F.Güla，Jornadas Sam / Conamet-Memat 2005，Argentina（2005年））。

5.W.guo，H.dong，M.lu，X.Zhao，国际压力容器和管道杂志，79.（2002），403-412

联系方式

尼尔森·阿尔瓦雷斯villar.

Citefa，Deimat，Juan Bautista de La Salle 4397（B1603Alo），Villa Martelli，PCIA。De Bs.as.，阿根廷。

Universidad de La Marina Mercante，（Udemm-Dicyt），Rivadavia 2258（C1034CO），CiudadAutónomade Bs.as.as.As.。

电子邮件 -[电子邮件受保护]

丹尼尔·阿基诺

Citefa，Deimat，Juan Bautista de La Salle 4397（B1603Alo），Villa Martelli，PCIA。De Bs.as.，阿根廷。

FranciscoAgüera

Citefa，Deimat，Juan Bautista de La Salle 4397（B1603Alo），Villa Martelli，PCIA。De Bs.as.，阿根廷。

Universidad de La Marina Mercante，（Udemm-Dicyt），Rivadavia 2258（C1034CO），CiudadAutónomade Bs.as.as.As.。

恩里克Chomik

CNEA，CAC, Casilla de Correo 8 - surcursal 29B (1429) Ciudad Autónoma de b。作为。阿根廷。

Víctor菲埃罗

Citefa，Deimat，Juan Bautista de La Salle 4397（B1603Alo），Villa Martelli，PCIA。De Bs.as.，阿根廷。

Universidad de La Marina Mercante，（Udemm-Dicyt），Rivadavia 2258（C1034CO），CiudadAutónomade Bs.as.as.As.。

安东尼奥人工

CNEA，CAC, Casilla de Correo 8 - surcursal 29B (1429) Ciudad Autónoma de b。作为。阿根廷。