[發明專利]一種帶殘余應力的金屬材料的斷裂韌度試驗方法

在審

• 申請號: 201410618244.6
• 申請日: 2014-11-04
• 公開（公告）號: CN104316392A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 肖洪
• 申請（專利權）人: 西南鋁業（集團）有限責任公司
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00;G01N1/28
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李海建

技術領域

本發明涉及斷裂韌度試驗技術領域，特別是涉及一種帶殘余應力的金屬材料的斷裂韌度試驗方法。

背景技術

對于帶殘余應力的金屬材料，在進行斷裂韌度試驗時，往往因為殘余應力的影響，造成試樣一側或兩側表面與內部裂紋尺寸差異過大，即裂紋前緣曲率過大，從而預裂紋不能滿足相應要求，導致試驗無效。

請參考圖1，圖1為現有技術中典型的帶殘余應力的金屬材料的斷裂韌度試驗方法示意圖。

美國標準ASTM?E399(簡寫為美標)提出如果裂紋前緣曲率過大，可以在預制裂紋后在試樣側面開槽，去掉試樣表面裂紋過短的部分，以減小裂紋前緣曲率。

但是，只有美標中允許側面開槽，而國家標準GB/T?4161(簡寫為國標)和國際標準ISO?12737中沒有側面開槽方法，側面開槽方法對其不適用。因此，側面開槽的方法不具有普遍適用性和通用性。

綜上所述，如何有效地解決斷裂韌度試驗中試樣側面開槽方法不具有普遍適用性和通用性等問題，是目前本領域技術人員急需解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種帶殘余應力的金屬材料的斷裂韌度試驗方法，有效地解決了斷裂韌度試驗中試樣側面開槽方法不具有普遍適用性和通用性等問題。

為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：

一種帶殘余應力的金屬材料的斷裂韌度試驗方法，包括：

預制裂紋：對試樣進行預制裂紋；

切除：在所述試樣厚度方向上切除最多50％厚度的表面裂紋過短的整個平面；

拉斷：將所述試樣拉斷；

測量：在所述試樣斷面厚度方向測量裂紋尺寸。

優選地，步驟切除前測量所述試樣兩側表面的裂紋尺寸，判斷所述試樣兩側表面的切除量。

優選地，通過銑切法切除所述試樣表面裂紋過短的整個平面。

優選地，采用1-2mm的切削深度對所述試樣進行多次銑切，且每次銑切后測量銑切面的裂紋尺寸。

優選地，步驟測量包括：

1)在斷面每隔1/4厚度處測量裂紋尺寸，裂紋尺寸值依次為a1、a2、a3、a4和a5；

2)取a2、a3、a4的平均值作為平均裂紋尺寸a；

3)判斷a1、a2、a3、a4和a5是否符合標準對裂紋尺寸的要求。

優選地，步驟3)中的判斷包括：

31)判斷a2、a3、a4中的最大差值是否不超過平均裂紋尺寸a的10％；

32)判斷a1和a5的差值是否不超過平均裂紋尺寸a的10％；

33)判斷a1或a5和平均裂紋尺寸a的差值是否都不超過a的15％；

34)判斷裂紋前緣任意位置距離起始缺口的距離是否不小于0.025倍的試樣寬度或1.3mm兩者中的較大值；

任意一項不符合，則斷裂韌度不符合標準對裂紋尺寸的要求，停止判斷。

優選地，所述試樣包括緊湊拉伸試樣、彎曲試樣、圓形緊湊拉伸試樣以及C形拉伸試樣。

優選地，所述試樣具體為鋁合金試樣。

優選地，所述試樣具體為帶殘余壓應力的試樣。

本發明所提供的帶殘余應力的金屬材料的斷裂韌度試驗方法，首先，對試樣進行預制裂紋，對試樣進行循環加載以獲得滿足標準要求的尖銳度和平直度的預裂紋；其次，在試樣厚度方向上切除最多50％厚度的表面裂紋過短的整個平面，使預裂紋能滿足國標要求；再次，將試樣拉斷；最后，在試樣斷面厚度方向測量裂紋尺寸。

本發明所提供的斷裂韌度試驗方法，在試樣厚度方向上切除表面裂紋過短的整個平面，最多切除50％的試樣厚度，獲得符合標準要求的預裂紋，切除試樣表面裂紋過短的整個平面的方法在美標、國標和國際標準三個標準中都是允許的，有比較廣泛的適用性，通用性較強。試樣兩側總共可以切除50％厚度，在試樣兩側的裂紋擴展情況不一致時，可以根據具體情況在試樣兩側切除不同的厚度，具有更普遍的適用性和通用性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為現有技術中一種典型的帶殘余應力的金屬材料的斷裂韌度試驗方法示意圖；

圖2為本發明中一種具體實施方式所提供的試樣結構示意圖；

圖3為圖2的剖視圖；

圖4為不帶殘余壓應力的試樣預裂紋的形貌示意圖；