犐犆犛７７．０４０．１０

犎２２

中華人民共和國國家標準

犌犅／犜２４５２２—２００９／犐犛犗２２８８９：２００７

金屬材料低拘束試樣測定穩定裂紋

擴展阻力的試驗方法

犕犲狋犪犾犾犻犮犿犪狋犲狉犻犪犾狊—犕犲狋犺狅犱狅犳狋犲狊狋犳狅狉狋犺犲犱犲狋犲狉犿犻狀犪狋犻狅狀狅犳狉犲狊犻狊狋犪狀犮犲

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（ＩＳＯ２２８８９：２００７，ＩＤＴ）

２００９１０３０發布２０１００５０１實施

中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局

發布

中國國家標準化管理委員會

書

犌犅／犜２４５２２—２００９／犐犛犗２２８８９：２００７

目次

前言!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Ⅰ

引言!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Ⅱ

１范圍!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１

２規范性引用文件!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１

３術語和定義!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１

４符號和說明!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２

５總則!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３

５．１緒言!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３

５．２試樣!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!４

５．３試驗前的要求!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!６

５．４試驗設備!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!７

５．５試驗要求!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!８

５．６試驗后裂紋測量!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１２

６δ５犪阻力曲線和ＣＴＯＡ的確定!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１５

６．１總則!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１５

６．２試驗步驟!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１５

６．３犚曲線圖!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１６

６．４臨界ＣＴＯＡ的測定!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１７

７試驗報告!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１８

７．１通則!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１８

７．２試樣、材料和試驗環境!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１８

７．３試驗數據的有效性判定!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!１９

７．４δ５犪曲線的判定!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２０

７．５ΨＣ的判定!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２０

附錄Ａ（資料性附錄）試驗報告實例!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２１

附錄Ｂ（資料性附錄）測量裂紋尖端張開位移δ５的裝置!!!!!!!!!!!!!!!!!２５

附錄Ｃ（資料性附錄）裂紋尖端張開角Ψ的測量!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!２７

附錄Ｄ（資料性附錄）斷裂韌度特征值的測定!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!３４

書

犌犅／犜２４５２２—２００９／犐犛犗２２８８９：２００７

前言

本標準等同采用國際標準ＩＳＯ２２８８９：２００７《金屬材料低拘束試樣測定穩定裂紋擴展阻力的試驗

方法》（英文版）。

為了便于使用，本標準做了下列編輯性修改：

———“本國際標準”一詞改為“本標準”；

———用小數點“．”代替作為小數點的逗號“，”；

———刪除了國際標準的前言；

———引用文件按對應的國家標準作了更改；

———刪除了國際標準的參考文獻；

———對圖４的子圖的次序進行了重新編排；

———附錄Ｃ．３的章節次序進行了重新編排。

本標準的附錄Ａ、附錄Ｂ、附錄Ｃ和附錄Ｄ為資料性附錄。

本標準由中國鋼鐵工業協會提出。

本標準由全國鋼標準化技術委員會歸口。

本標準起草單位：武漢鋼鐵（集團）公司、中國石油大學、中國石油天然氣集團公司管材研究所。

本標準主要起草人：李榮鋒、邱保文、陳士華、李書瑞、"應宏、帥健、莊傳晶。

Ⅰ

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引言

ＧＢ／Ｔ２１１４３采用緊湊拉伸試樣和三點彎曲試樣測定穩態或失穩裂紋擴展起始點的特定斷裂韌

度，并且測定穩態裂紋擴展阻力。由于這些試樣類型具有近方形剩余韌帶，而維持裂紋尖端處于高約束

狀態。如果尺寸要求得到滿足，由此測定的犓ＩＣ、δ０．２ＢＬ、犑０．２ＢＬ對尺寸不敏感，并被認為是斷裂韌度下限

值。盡管沒有明顯說明，其裂紋擴展阻力曲線（犚曲線）同樣對尺寸不敏感。

工程實踐過程中，有些情況不能被ＧＢ／Ｔ２１１４３所覆蓋，例如：

———試樣厚度遠低于采用ＧＢ／Ｔ２１１４３測定尺寸不敏感性斷裂性能的試樣厚度要求；

———可用的材料厚度不能保證經加工的試樣滿足尺寸不敏感性判據；

———結構件的受力狀態是拉伸而不是彎曲。

這些情況下結構件的拘束狀態比ＧＢ／Ｔ２１１４３中規定試樣的低，因此基于ＧＢ／Ｔ２１１４３的試驗結

果會導致過低預測結構件的裂紋擴展阻力和承載能力。

Ⅱ

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金屬材料低拘束試樣測定穩定裂紋

擴展阻力的試驗方法

１范圍

本標準規定了均勻金屬材料低拘束裂紋體試樣塑性變形在承受準靜態加載時穩定裂紋擴展阻力

δ５和ΨＣ的測定方法。緊湊拉伸試樣和中心裂紋拉伸試樣有缺口，采用疲勞的方法預制裂紋，在緩慢增

加位移量的條件下進行試驗。

本標準描述的試驗方法涵蓋那些不滿足斷裂性能尺寸不敏感的試樣，例如尺寸相對單薄的緊湊拉

伸試樣和中心裂紋拉伸試樣。

本標準給出了測定裂紋擴展阻力曲線（犚曲線）的方法。按照ＧＢ／Ｔ２１１４３測定緊湊拉伸試樣斷裂

韌度特征值，中心裂紋拉伸試樣斷裂韌度特征值的測定方法在附錄Ｄ中給出。

裂紋擴展阻力的測定可以使用多試樣法和單試樣法。多試樣法要求各名義上相同的試樣加載一定

程度的位移。韌性裂紋擴展量予以標記，隨后打開試樣測量裂紋擴展。只要能夠滿足準確度要求，基于

卸載柔度法和電位法的單試樣法也能夠測量裂紋擴展。推薦的單試樣法由ＧＢ／Ｔ２１１４３描述。無論哪

種方法，目的是獲得足夠多的數據點充分地描述材料裂紋擴展阻力行為。

測定δ５相對簡單易行。δ５的結果由阻力曲線表示，顯示裂紋擴展特定極限范圍的唯一性。遠離該

極限范圍，緊湊拉伸試樣的δ５阻力曲線顯示了對試樣寬度的強依賴性，而中心裂紋拉伸試樣的δ５阻力

曲線顯示了對試樣寬度的弱依賴性。

ＣＴＯＡ的試驗測定很困難。臨界ＣＴＯＡ由裂紋擴展一定程度后達到的穩定值表示。ＣＴＯＡ的概

念可以應用于特大量的裂紋擴展，適用性超過現有δ５的應用范圍。