HB 5261-1983 金属板材kr曲线试验方法.pdf

1、中华人民共和国航空工业标准HB 5261-83 金属板材KR曲线试验方法本标准采用中心裂纹拉伸(CCT ) ，紧凑拉伸(CS )反裂纹线模型加载(CLWL ) 试样，测定金属板材的KR曲线.所用试样必须具有足够大的尺寸，使它在整个试验过程中，保持以线弹性为主的状态。( 1 ) KR曲线是用应力强度因子表达材料韧性随裂纹扩展阿变化的曲线，显示材料的抗断裂阻力，它取决于试样厚度、温度和应变率.( 2 )构件失稳扩展载荷，可以用同厚度材料的K议曲线结合构件的裂纹扩展力曲线确定KR曲线与构件裂纹扩展力曲线的切点所对应的K值，就是构件的平面应力断裂韧度Kr值，j(JJ力l所示K KR P. ,a e ，

2、、a，图1KR曲线应用示意图在进行这种估算时，可以认为KR曲线与初始裂纹长度和试样形状无关。l 定义与符号航空工业部发布六二一研究所提出1984年1月1日实施六二一研究所西北工业大大学起草南京航空学院203 HB 5261-83 11 定义1. 11 裂纹沃度a一一有形裂纹长度ap、初始裂纹长度ao、11面界裂纹沃度a，和有效裂纹沃度a，的通称，是应力场和位移场计算中所使用的量.1.1.2 有形裂纹长度ap一一从规定的参考位置到能观察到的裂纹前缘之间的距离、参考it置根据试样形式而定，对CCT试样为中心线，对CS和CLWL试样均为加载线。204 11.3 初始裂纹长度ao一一试验开始前的有形裂

3、纹长度。1.1.4 有效裂纹长度a，一一由于裂纹顶端塑性变形效应而增大了的裂纹长度B注为方便起见电以下的a，均用a表示.11.5 塑性区修正量ry一一裂纹尖端塑性变形效应对有形裂纹长度的修正量、其数值:1 K。ry= -:-一(一一-)L0.2 1.1.6 裂纹扩展量a一裂纹沃度的增量.1.1.7 应力强度因子K一一-均匀线弹性体中，理想裂纹尖端应力场的强度，1.1.8 裂纹扩展阻力KR用应力强度因子K表示的材料抗裂纹扩展的能力。11.9 平面应力断裂韧度Kc一一试样或构件的裂纹开始失稳扩展时的KR值。1.1.10 裂织张开位移-一一裂纹上下表面相互重合的两点在变形后的距离。注本方法中所测的张

4、开位移量(2V)是指裂纹上下两对称点间的相对位移.1.2 符号B 试样厚度。W 试样宽度.L一一试样总妖度。Lo-试样有效长度，即试样两端最内侧加载孔之间的距离.a一一有效裂纹氏度，a，一一临界裂纹长度，lnIn, 口1m:mm; mm nun: n1111 ; mm: nu11, mm a一一有效裂纹扩展量，ap一一有形裂纹扩展量，r，一一-塑性区修正量，K 应力强度因子，KR一一裂纹扩展阻力，Kc一一平面应力断裂韧度，kgf/mm巧;kgf/nUll /2 ; kgf/mmY，嘈2Y 裂纹张开位移量，2Y一一位移测量跨距，P一寸式验载荷，叮b一一-极限强度，。v一一屈服强度(有物理屈服点时

5、取饵，否则取0.2)一一毛截面应力，。N一一净截面应力，mm嘈111111; ksf , KJnn212: kg盯IIInt;kg盯EImt;KJ/1m2可HB 5261-83 kgUm2. E一一弹性模量，一一泊松比.2 试样尺寸及制备2.1试样尺寸2. Ll 对CCT试样，推荐试样宽度、初始裂纹长度和试样有效长度分别为:W35(Ry)max. 2,=0.30 -0.35W。Lo2.0W ( W L5W ( W16(乌)mM。a(J=0.35 - 0.45W 试样形状见图3所示。注为使试验夹具标准化，建议试样宽度用100、150、200毫米等尺寸系列.2.1.3 对CLWL试样，推荐试样宽度

6、和初始裂纹长;度与2.1.2相同。HB 5261-83 IJ. ,S W _. If:，i E 。6 6 3|5 钊l-W企.15 I.Z5W土.0.30一图3CS试样试样形状见图4所示O.303W ?toill-一mH-eu啊诠，也e问喇、卓玛 2 1 d 且-士O.-1.23飞斗士1丁314 CLWL试样试样宽度W、加载孔D及标距长度H应按表l规定:表inml 序号矶fD H 一(一-Y。5.5 KrL.a曲线的绘制5.5.1 将求得的KR-L.a数据点，(L.a=a-ao)绘制在直角座标纸l:M图12所示HB 5261-83 p Ill-i!lii! ac a 乱。图12KRi-Aal散

7、点图为了保证KR曲线拟合的可靠性，数据点不应少f5个，为增加可靠性取1015个为宜。对韧性较好的材料，通常需要更多的数据点。5.5.2 可将一组试样的散点图用工程拟合法(见注)或函数拟合法(见附录c)拟合成KR-a曲线。注工程拟合法的过程为先将散点图上所有的KRi且i数据点就近分组，每组点委和为试样数，分别取每组K缸，且1的平均值，将平均值所表示的数据点标人KR-i.a直角座标系，用人工光滑拟合这些点，从而得到KR-，.a曲线。6 试验报告试验报告应包括下述内容，( a )材料名称、产地、冶炼方法、炉批号及化学成份。( b )材料规格、加工方法，取样方向及热处理工艺。( c )材料机械性能:E

8、、仇、冉、6%.( d )试样尺寸:B、W、230(或ao)Lo、L。( e )试验条件温度、相对湿度、疲劳预裂制度.( f) Kra数据表及散点图。也可同时给出曲线及拟合方程.215 HB 5261-83 C口试样EB2V/P和咔)表.表22a EB2V F(斗a)4 2a EB2V F(主)2a EB2V F(主)W w P W P P W w w 0.300 0.635 1. 059 0.400 0.888 Ll12 0.500 Ll83 Ll89 0.305 0.647 1. 062 0.405 0.901 Ll15 0.505 Ll99 Ll94 0.3 10 0.659 1. 06

9、4 0.4 10 0.915 Ll18 0.510 1.2 15 Ll99 0.3 15 0.671 1.066 0.415 0.929 Ll22 0.515 1.232 1.204 0.320 0.683 1.068 0.420 0.943 Ll25 0.520 1.249 1.209 0.325 0.695 1. 071 0.425 0.957 Ll28 0.525 1.266 1.2 14 0.330 0.708 1.073 0.430 0.971 Ll32 0.530 1.283 1.2 19 0.335 0.720 1. 075 0.435 0.985 Ll36 0.535 1.30

10、0 1.224 0.340 0.732 1. 078 0.440 0.999 Ll39 0.540 1.3 18 1.230 0.345 0.745 1. 080 0.445 1. 014 Ll43 0.545 1.335 1.235 0.350 0.757 1. 083 0.450 1. 028 Ll48 0.550 1.353 1. 241 0.355 0.770 1. 086 0.455 1.043 Ll51 0.555 1.372 1.247 0.360 0.783 1. 088 0.460 1.058 Ll55 0.560 1.390 1.253 。3650.795 1. 091 0

11、.465 1.073 Ll59 0.565 1.408 1.259 0.370 0.808 1. 094 0.470 1.089 Ll63 0.570 1.427 1.265 0.375 0.821 1. 097 0.475 Ll04 Ll67 0.575 1.446 1. 271 0.3 80 0.834 LlOO 0.480 Ll20 Ll71 0.580 1.465 1.277 0.3 85 0.848 Ll03 0.485 Ll35 Ll76 0.585 1.485 1.284 0.390 0.861 Ll06 0.490 Ll51 Ll80 0.590 1505 1.291 0.39

12、5 0.874 Ll09 0.495 Ll67 Ll85 0.595 1525 1.297 0.400 0.888 Ll12 0.500 Ll83 Ll89 0.600 1545 1.304 EB2V 注*-17值由附录A的(A-1)式算出.1/ 62.8 、 小1L 2.4、7.0 I G1. 61 J2 t1 1. 2 80 D. R 40 0.1 CCT 、cs -n 0.2 0.4 0.5 0.8 2a!W或a!WCCT 图13试样柔度曲线CS 219 HB 5261-83 柔度曲线的解析表达式1 , CCT试样a E2V _ W = 2( Wa sm w 旦旦回-wt-s m一KH

13、O N-可? 回+咔(A一1)sm W 2， 1+(一一丁)J sinh二w 1+ (适用范围0.2号0.8，专=0.5) 当卡=0时亦可采用下式E2V 4a _.2a =一一F(一). . .-2) W E W 2a.? _.2a飞1. . 2a FC.)=0071-0.53页一)+O.l69C) +0.02CT1.071一111(1-.) W -W - - 2a _.,. W w 2 , CS试样E2V1 n.n . 3 , . .r 1 fi/ a 1. 2 l!n. l!f a , 3 J=I0389304(一)+3610(一)-5930.5(一)+3979(177).，.(3)W W

14、W W W 3 , CLWL试样E2V . n.，a.rn.1r/a，2 ,n/. , 3 1. 3 1工101.9-948.9(一)+ 36916: y -6064(一)+4054(一)4.(A-4)W W W W E2V2 . , n., a 1. .,., a , 2 .n l! f a , 3 - = 6.48一198.7CJ+1l17(一)-2207.5(一)+1712.5(77)4. . (A - 5) W W W W W 220 HB 5261-83 附录B推荐各种位移计所有位移计均应在其位移计臂上贴有电阻应变片，接成包括个合适的平衡电阻器的惠斯顿电桥.罔a为探头式位移i十。图b

15、为刀口式位移计。然后将应变片联并加以适当固定，图c为双柔度ji(移计。响-3-M俱5a2 f一，.1一iiW如ii f一旦I一-L J t ., 哩例卜221 院EF探头j芝二-一圭里JlJt二1-1一半-J埋头螺钉, L 旦旦旦-i 西哥二L，-ljj!望-1引辛苦主j材料名称图a4位移计臂HB 5261-83 dr 沪、飞/, .。222 -zl e 4 名称材料位移计臂镀青铜2 限位块有机玻璃3 外壳有4晴璃L一当U 屏导捕|图b:z .* 图cHB 5261-83 附录CKR曲线用函数拟合法推荐用KRe(a+Co ) 作为拟合方程式中、F为常数，Co可根据材料试选，使拟合误差最小，般可

16、用0.45。q、(KRi，ai)数据(il、2、3.n)的确定主xd1:(乞哇Yi)2=lm，=飞1=1去，2:令)2吗a A R -x(K Q尸nn叶中nv式二=iEX1于=iZYI223 224 HB 5261-83 附录D力，应力，应力场强度因子，公制单位和国际单位换算表lKgf (公斤力)=9.807N0 (牛顿) lN (牛顿)=0 102Kg (公斤力) lKgf/mm2 (公斤力/毫米2) =9.807MN/I旷(兆牛顿/米2) lMN/m2 (;J牛顿/米2) =0. 02kg/mm (公牛力/毫米2)。lKg/mm 7i (公斤力/毫米乃)=0.310MN/皿/2(兆牛顿/米乃)=0.310MPa . m (兆帕米五七lMPam兀(兆帕米兀)=3 225Kgflmm (公斤力/毫米五)。