材料平面应变断裂韧度测试的实验报告()
平面应变断裂韧性KIC试验结果解析
平面应变断裂韧性K IC试验结果解析◎张立文一、断裂韧性工程设计中使用屈服强度σ0.2确定构件的许用应力[σ]，在许用应力以下构件就不会发生塑性变形，更不会发生断裂。
然而事实并非如此，高强度材料的构件有时会在应力远远低于屈服强度的状态下发生脆性断裂；中低强度材料的重型构件及大型结构件也有类似的断裂。
屈服强度仅能保证构件不发生塑性变形及随后的韧性断裂，却不能防止脆性，延伸率、断面收缩率、冲击韧性、缺口敏感性等指标也是基于无裂纹理想的试样测得，加之具体工作条件不同，也很难确定这些性能指标。
1.断裂韧性含义。
无论是韧性断裂还是脆性断裂，其断裂过程均包含裂纹形成和扩展两个阶段，大量事例和实验分析说明，低应力脆性断裂总是由材料中宏观裂纹的扩展引起的，断裂力学就是以构件中存在宏观缺陷为讨论问题的出发点，运用连续介质力学的弹性理论，考虑材料的不连续型，研究材料裂纹扩展的规律，确定能反映材料抗裂纹性能的指标及其测试方法以控制和预防构件的断裂。
断裂韧性就是断裂力学用于表征反映材料抵抗裂纹失稳扩展能力的性能指标。
. 2.K IC的意义。
根据缺口效应，应用弹性力学理论，研究含有裂纹材料的应力应变状态和裂纹扩展规律的线弹性断裂力学，在特定条件下，通过计算定义了表示裂纹前端应力场强弱的因子，简称应力场强度因子KⅠ，KⅠ是一个能量指标。
裂纹扩展有三种形式，张开性、滑开型和撕开型，其相应的应力场强度因子也不同，分别以KΙ、KⅡ、KⅢ表示，KΙ是正应力作用下，裂纹在张开性扩展时的应力场强度因子。
张开性扩展是最危险的，容易引起低应力脆断，材料对这种裂纹扩展的抗力最低。
因此，即使是其它形式的裂纹扩展，也常按Ι型处理。
研究计算表明，材料在平面应变状态下，裂纹前端处于三向拉应力状态，这时材料塑性变形比较困难，裂纹容易扩展，显得特别脆，是一种危险的应力状态。
如果裂纹尖端处于平面应变状态，则断裂韧性的数值最低，称之为平面应变断裂韧性，用K IC表示。
平面应变断裂韧度kⅠc的测定
如下图，用来固定夹式引伸计
• 刀口安装部位示意图
• 引伸计示意图
1.将试样放于试验机的支承座上，把引伸计装在两片刀 口之中。
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将试样(shì yànɡ)放于试验机的支承座上，把引伸计装在两片刀口之中。
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• 调整试样放置的位置，使得试验机的上压头中心正好在试样的裂纹延长线上……。 • 打开测试软件及试验机开始实验，对试样施加弯曲载荷直到(zhídào)试样断裂。 • 取下试样和引伸计。 • 用读数显微测量试样断口处的平均裂纹长度a， • a=（a2+a3+a4）/3
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三、基本概念和测试(cèshì)原理
• 根据线弹性断裂力学的分析，裂纹发生失稳扩展而导致裂纹体脆断的判据是：
•
KⅠ=KⅠc
•
式中KⅠ为Ⅰ型裂纹应力场强度因子，它表征裂纹尖端附近应力场的强度，
在线弹性条件下，其一般表达式为 ：
• 式中：Y是和裂纹形状因子，是k与试y样类a型和加负荷方式等有关的量，也称几
• 试样类型：三点弯曲(wānqū)试样、S=4W、W=2B、a=（0.45～0.55）W
•
裂纹长度a：机械裂纹a0+疲劳裂纹af
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五、实验(shíyàn)仪器设备和装置
高频疲劳(píláo)试验机、材料试验机、夹式引 伸计（COD规）、游标卡尺、读数显微镜等。
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六、实验(shíyàn)步骤
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用95%斜率割线(gēxiàn)法，求PQ 。 计算KQ：
KQ
PQS
3
f
BW 2
(a) w
平面应变断裂韧性KIC的测定
平面应变断裂韧性的测定陈国滔材科095 40930366一、实验目的1.理解平面应变断裂韧性的应用及限制条件；测试的基本方法，基本操作及操作要点；2.了解平面应变断裂韧度KIC3.通过三点弯曲试验测量40Cr的平面应变断裂韧度。
二、试验原理1.材料断裂原理含有缺陷的构件可能在远低于材料屈服强度的工作应力下断裂, 只要这些缺陷达到某种临界尺寸。
即使有些构件, 起初的缺陷尺寸没有达到某种临界尺寸, 但由于工作于某种疲劳载荷下, 或某种腐蚀介质里, 或某种限度的低温状态下, 起初的缺陷尺寸将会增大,即裂纹发生亚临界的稳定扩展, 直至达到某种临界尺寸而突然发生不稳定的脆断。
断裂条件是：式中， 为正应力，2a为试样或者构建中的裂纹长度。
2.材料的平面应变断裂韧性根据线弹性断裂力学，断裂的判据是裂纹前沿应力强度因子K达到其临界值——材料的平面应变断裂韧度，即：K=Y≥是材料抵抗裂纹扩展能力的式中Y是裂纹的形状因子。
平面应变断裂韧度KIC特征参量，它与裂纹的尺寸及承受的应力无关。
平面应变断裂韧性，可以用于：①评价材料是否适用，作为验收和产品质量控制的标准。
②材料的断裂韧度受到冶金因素(成分、热处理)的制造工艺(如焊接、成形)影响。
可对构件的断裂安全性进行评价。
三、实验仪器及材料1.实验仪器①WDW-200D微机控制电子式万能材料试验机（拉伸力准确度优于示值的0.5%）②游标卡尺（精度0.02mm）③双悬臂夹式引伸计（原长10.00mm）④工具显微镜15JE（精度0.001mm）2.实验材料本试验采用经过860℃淬火、220℃回火处理的40Cr钢，屈服强度σs=1400MPa。
3.实验试样SE(B)三点弯曲试样：4. 试样中裂纹的制备要求测定裂纹失稳扩展时的裂纹应力强度因子的临界值，要求裂纹尖端具有足够高的应力集中效应，否则，易于造成试验因为应力——位移曲线不符合要求而得不到预定结果。
为此，试样中裂纹的制备由两道工序完成。
北京科技大学材料力学性能平面应变断裂韧性试验报告材科09级
北京科技⼤学材料⼒学性能平⾯应变断裂韧性试验报告材科09级平⾯应变断裂韧性试验报告⼀、试验⽬的、任务与要求1.通过三点弯曲试验测定40Cr的平⾯应变断裂韧度；2.加深理解平⾯应变断裂韧度的应⽤及其前提条件。
⼆、试验原理断裂条件是：σ√aa=材料常数σ为正应⼒，2aa为试样或者构件中的裂纹长度。
线弹性断裂⼒学断裂判据：KK=YYYY√aa≥KK II IIY是裂纹形状因⼦。
平⾯应变断裂韧度KK II II是材料抵抗裂纹扩展能⼒的特征参量，它与裂纹的尺⼨及承受的应⼒⽆关。
它可以⽤于：●评价材料的适⽤性●作为材料的验收和质量控制标准●对构件的断裂安全性进⾏评价三、试验材料与试样本试验所⽤材料为40Cr钢，热处理⼯艺为：860℃淬⽕，220℃回⽕，屈服强度RR pp0.2= 1400MMMMaa1。
试样为三点弯曲试样SE(B)，名义跨距S=4W。
其标准⽐例和公差见图1：图1 弯曲试样SE(B)的标准⽐例和公差1屈服强度由单向拉伸试验得出，并⾮本试验所得。
四、试验仪器与设备1.WDW-200D万能拉伸试验机；2.⼯具显微镜，最⼩分度为0.001 mm；3.YYJ-4/10引伸计，能够准确指⽰裂纹嘴标距间的相对位移，且能稳妥地安在试样上；4.游标卡尺，精度为0.02 mm。
五、试验步骤1.试验之前按照国标要求预先制备好疲劳裂纹；2.测量试样厚度B：从疲劳裂纹顶端⾄试样的⽆缺⼝边，沿着预期的裂纹扩展线，在三个等间隔位置上测量厚度B，准确到0.025 mm或0.1%B，取较⼤者，取三次测量平均值；3.测量试样宽度W：在缺⼝附近⾄少三个位置上测量宽度W，准确到0.0025 mm或0.1%W，取较⼤者，计算平均值；4.在试样上粘贴引伸计卡装⼑⼝2；5.在试样上装载引伸计后，将试样装于试验机上，不断调整试样位置，使其处于载样台的正中，裂纹扩展⾯与加载压头要处于⼀个平⾯上，避免⼆者错位或形成明显不为0的夹⾓。
然后设置加载速率为0.3mm/min进⾏加载；6.试样断裂后，测量裂纹长度aa：在B/4、B/2、3B/4的位置上测量裂纹长度aa2、aa3、aa4，同时测量aa1与aa5。
{6E534AE4-D579-4A66-B94D-576697729359}.实验四 平面应变断裂韧性K1c的测定
实验四 平面应变断裂韧性K 1c 的测定一、实验目的1、正确掌握平面应变断裂韧性K 1c 的测试方法。
2、了解测定K 1c 的设备，仪器装置及其使用。
二、实验内容1、测定被试材料的p-v 的曲线，计算条件断韧性KQ 值。
2、验算实验所得KQ 值，确定有效K 1c 值。
三、基本概念和测试原理根据线弹性断力学的分析，裂纹发生失稳扩展而导致裂纹体脆断的判据是cK K 11= (4-1)式中K 1为应力场强度因子，它表征裂纹尖端附近应力场的强度，在线弹性条件下，可以证明K l 的一般表达式为aY K σ=1 (4-2)其中，Y 是与裂纹形状、试样类型和加负荷方式等有关的量，也称几何因子。
σ是外加应力。
a 是裂纹体内的裂纹长度，故K l 的大小仅决定于构件(包括裂纹)的几何形状和尺寸，外加应力的大小、分布等。
式(4-1)右边的K 1c 就是在平面应变条件下，I 型(即张开型)裂纹发生失稳扩展时的应力场强度因子的临界值，即材料的平面应变断裂韧性，它是材料固有的抵抗脆性断裂的一种力学性能指标，是材料的常数。
由(4-1)式可知，当外加应力增高时，裂纹前端的应力场强度因子K l 也增大，当K l 增大到等于某一临界值，即材料的平面应变断裂韧性K 1c 时，也即达到裂纹失稳扩展的临界条件，就能导致裂纹体脆断，此时外加应力σ达到临界应力σc ，若将σ=σc 和式(4-2)代入式(4-1)可得：c c K a Y 1=σ (4-3)因此，只要知道带裂纹试样的应力强度因子K 1的表达式，即已知Y ，试样的尺寸又能保证裂纹前端处于平面应变状态下，则只需测得带裂纹试样发生失稳断裂时的负荷P c ,(或应力 σc )，就可利用已知的K 1表达式求出相应的临界K 1值,即为试祥材料的平面应变断裂韧性K 1c 。
根据GB 4161-84标准(详见附件)，测定K 1c 的标准试样有四种，试样的几何形状和尺寸及K 1表达式如下：(1)三点弯曲试样(图4-1)：S/W =4，W/B=2图4-1三点弯曲试样其K1表达式为：⎪⎭⎫⎝⎛=w a f BWPS K 2/11 (4-4) 式中：2/1222/112127.293.315.2199.13⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫⎝⎛w a w a w a w a w a w a w a w a fP ——负荷 B ——试样厚度 W ——试样宽度 S ——跨距 a ——裂纹长度(2)紧凑拉伸试样（图4-2）：W/B=2 K 1表达式为：⎪⎭⎫ ⎝⎛=w a f BWP K 12/11 (4-5)式中：2/144332216.572.1432.1364.4886.02⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎭⎫⎝⎛w a w a w a w a w a w a w a fW图4-2 紧凑拉伸试样(3)C 形拉伸试样（图4-3）：W/B=2，对r 1/r 2未加限制C 形拉伸式试样只适用于空心圆柱体。
金属力学性能实验
通过实验可出被测材料的P-V曲线（负荷－位移曲线），从P-V曲线上确定的值（裂纹 失稳扩展的临界负荷），计算出的KQ值。
KQ =
PS Q BW
3 2
f(
a ) w
PQ的确定（斜率降低5%的割线法）
四、实验试样及其材料
• • 材料： 材料：30CrMnSi；870℃淬火 ； ℃淬火+200℃回火；Rp0.2=1450Mpa ℃回火； 试样类型：三点弯曲试样、 试样类型：三点弯曲试样、S=4W、W=2B、a=（0.45～0.55）W 、 、 （ ～ ） 裂纹长度a：机械裂纹a 疲劳裂纹 疲劳裂纹a 裂纹长度 ：机械裂纹 0+疲劳裂纹 f
yσ
C
a =k
ΙC
•
•
• •
因此，只要知道带裂纹试样的应力场强度因子KⅠ的表达式，试样的尺寸又能保证裂纹 前端处于平面应变状态下，则只需测得带裂纹试样发生失稳断裂时的负荷Pc,(或应力 σc)，就可利用已知的KⅠ表达式求出相应的临界值KⅠ,即为试祥材料的平面应变断裂 韧度KⅠC。 PS a KI = f( ) 本实验采用标准三点弯曲试样，其KⅠ表达式为： 3
三、基本概念和测试原理
• 根据线弹性断裂力学的分析，裂纹发生失稳扩展而导致裂纹体脆断的 根据线弹性断裂力学的分析， 判据是： 判据是： • 式中K 型裂纹应力场强度因子， 式中KⅠ为Ⅰ型裂纹应力场强度因子，它表征裂纹尖端附近应力 场的强度，在线弹性条件下， 场的强度，在线弹性条件下，其一般表达式为 ： k = yσ a
•
a=（a2+a3+a4）/3 （
斜率割线法， 用95%斜率割线法，求PQ 斜率割线法
。
a ) w
计算K 计算 Q：
KIC断裂实验指导书(正式)
图1测K IC 的标准试平面应变断裂韧性K 1C 的测定一、实验目的：了解金属材料平面应变断裂韧度测试原理和测试方法。
二、实验设备：RSA-250申克试验机；高频疲劳试验机；夹式引伸计；工具显微镜；游标卡尺。
三、试样：材料：40Cr(低温回火处理)。
名义尺寸：B=10mm ；W=20mm ；S ＝80mm 。
四、实验概述1. 实验原理：线弹性断裂力学中，带裂纹体裂纹尖端附近的弹性应力场的强度是用应力强度因子K 来度量。
线弹性断裂力学的分析证明：应力强度因子K 可表征为：a Y K σ=，其中：σ——外加应力；a ——裂纹深度；Y ——形状因子（与裂纹及试样的几何参数有关）。
I 型(张开型)裂纹的断裂准则为：当应力强度因子K I 达到其临界值Kc 时裂纹即失稳扩展而断裂。
如果裂纹尖端附近的材料处于平面应变状态，则I 型裂纹的断裂韧度值称为平面应变断裂韧性，记作K IC （ m MPa ）,它表征材料抵抗裂纹扩展的能力，是度量材料韧性好坏的一个定量指标，其中罗马数字Ⅰ是指Ⅰ型裂纹及裂纹顶端处于平面应变状态。
测试K IC 就是测试裂纹开始失稳扩展时的应力强度因子值。
具体方法是：对含有裂纹的三点弯曲试件或紧凑拉伸试件施加适当的载荷，使裂纹尖端处于I 型裂纹受载状态并引起裂纹扩展，记录载荷P 及裂纹嘴的张开位移V ，然后按规定在P —V 曲线上确定特征载荷P q 值，测量裂纹长度a ，将P q 值和a 带入相应试件的K I 表达式，计算K IC 的条件表达值Kq ，在进行有效性判断后确定Kq 是否是K IC 。
2. 试样形式： 测试K IC 常用的试件(如图1所示)是三点弯曲和紧凑拉伸两种标准试件，其中W ／B=2，a/W 在0.45—0.55之间，a 为裂纹长度。
对于两种形式的试件，其应力强度因子K I 分别按下面公式计算：对三点弯曲试样：⎪⎭⎫⎝⎛=W a f BWPS K I 23 --(1) 式中P 为载荷，B 、W 分别为试件的宽度和厚度，S 为跨度，a 为裂纹长度， f （a/W ）为试样几何形状因子，对于三点弯曲试件，f （a/W ）用下式表示：()()()()[]()()2322113W /a 2a/W 12W /2.7a 3.93a/W -2.15a/W -1a/W -1.99a/W W a f 2-++=⎪⎭⎫ ⎝⎛-- -(2)如采用标准试件，f （a/W ）值可查阅附表1。
平面应变断裂韧度K1c的测定(实验报告)
1、实验目的:2、学习了解金属平面应变断裂韧度K1C试样制备, 断口测量及数据处理的关键要点。
3、掌握金属平面应变断裂韧度K1C的测定方法。
一、实验原理本实验按照国家标准GB4161-84规定进行。
(一)断裂韧度是材料抵抗裂纹扩展能力的一种量度, 在线弹性断裂力学中,材料发生脆性断裂的判据为: K1≤K1C, 式中K1为应力场强度因子, 它表征裂纹尖端附近的应力场的强度, 其大小决定于构件的几何条件、外加载荷的大小、分布等。
K1C是在平面应变条件下, 材料中Ⅰ型裂纹产生失稳扩展的应力强度因子的临界值, 即材料平面应变断裂韧度。
裂纹稳定扩展时, K1和外力P、裂纹长度a、试件尺寸有关；当P和a达到Pc和ac时, 裂纹开始失稳扩展。
此时材料处于临界状态, 即K1=K1C。
K1C与外力、试件类型及尺寸无关（但与工作温度和变形速率有关）。
(二)应力场强度因子K1表达式三点弯曲试样:K1=(PS/BW3/2)f(a/W)式中: S为试件跨度, B为试件厚度, W为试件高度, a为试件裂纹长度。
试件B.W和S的比例为: B: W: S=1: 2: 8, 见图2-1所示:图2-1三点弯曲试件图(三)修正系数f(a/W)为a/W的函数, 可以查表2-1, a/W在0.45-0.55之间。
(四)试样尺寸要求及试样制备平面应变条件对厚度的要求:中间三个读数平均值a=1/3(a2+a3+a4)；3.根据测得到a和W值, 计算a/W值(精确到千分之一), f(a/W)数值查表或计算。
f(a/W)={3(a/W)1/2[1.99-(a/W)(1-a/W)×(2.15-3.93a/W+2.7a2/W2)]}/2(1+2a/W)(1-a/W)3/2将PQ、B.W和f(a/W)代入下式:K Q=(P Q S/BW3/2)f(a/W)即可算出KQ值, 单位MPam1/2。
相关换算单位公式：MPam1/2=MNm-3/2, MPa=MNm-2, 1kgf=9.807N, 1kgfmm-3/2=0.310MPam1/2。
西安交通大学材料力学性能试验报告——断裂韧性
材料力学性能实验报告姓名: 班级: 学号: 成绩:
K的测定
实验名称实验六断裂韧性
1C
实验目的了解金属材料平面应变断裂韧性测试的一般原理和方法。
实验设备 1.CSS-88100万能材料试验机；
2.工具读数显微镜一台；
3.位移测量器；
4.千分尺一把；
5.三点弯曲试样40Cr和20#钢试样各两个。
试样示意图
图1 三点弯曲试样
由于三向应力的存在，使得裂纹扩展区域的位错运动困难，受到更大的摩擦力，从而塑性变差，更易发生脆断。
附录一:
断裂韧性试验中断口照片:
附录二:
%根据试验的数据画P-V 曲线的matlab 程序
%在运行程序之前, 需要将数据导入到matlab 中: “File ”|“Import Data ” (a)试样01的断口图 (b)试样02的断口图
图7 40Cr800℃淬火+100℃回火断口图
(a)试样412的断口图 (b)试样415的断口图
图8 20#退火态试样的断口图
图3 40Cr800℃+100℃回火试样01的P-V 曲线
0.5
1.5
2.5
4
变形/mm
力/N
图4 40Cr800℃+100℃回火试样02的P-V 曲线
4
变形/mm
力/N
变形/mm
力/N
图5 20#钢退火态试样412的P-V 曲线
变形/mm 力/N
图6 20#钢退火态试样415的P-V 曲线。
断裂韧性学生报告
断裂韧性K IC 的测定一、 试样尺寸与制备参照《金属材料平面应变断裂韧度试验方法》GB4164-84，试验采用标准三点弯曲试件，如图一所示。
图一L ─ 试件长度 W ─ 试件高度 S ─ 试件跨度 B ─ 试件厚度 a ─ 裂纹长度（机切裂纹、疲劳裂纹）预制裂纹先用线切割加工宽度小于0.13mm 的切口，然后用高频疲劳试验机预制长度大于1.3mm 的疲劳裂纹，使裂纹有足够的尖锐度。
裂纹总长a 在 (0.45～0.55)W 之间 。
二 、测试方法1．仪器设备a.力传感器 ；b.夹式引伸仪 ；c.动态应变仪 ；d.万能材料试验机 ；e. 标准刀口；图二图二2．测试方法测试装置如图二所示。
安装好三点弯曲试件，在试样的裂纹两侧安装上夹式引伸仪，以测量裂纹嘴张开位移V ；有载荷传感器测量载荷P Q 。
载荷信号及裂纹嘴张开位移信号经数据采集系统输入计算机。
在加载过程中，可连续记录 P-V 曲线。
由P-V 曲线便可定出临界载荷P Q 。
试件压断后测定试件断口的裂纹长度a ，就可求得材料的断裂韧性K IC 值.B(1)(2) 三、 实验结果的处理由于材料性能及试样尺寸不同,实测工程材料的P-V 曲线有三种基本类型，如图三所示。
Ⅰ型 Ⅱ型 Ⅲ型图三1、临界载荷P Q 的确定a.Ⅰ型P-V 曲线： P Q = Pmaxb.Ⅱ型P-V 曲线： P Q =P 5之前的最大载荷c. Ⅲ型P-V 曲线： P Q =P 5采用割线偏解法从P-V 曲线确定P Q 。
先从原点O 作相切于初始直线段OA ，过点再作等于OA 斜率95%的割线OB ，割线OB 与P-V 曲线交点的纵坐标值则为临界载荷P Q 。
2、测定试件断口的裂纹长度a试样压断后，测量试样断口的裂纹长度a 。
由于裂纹前沿程弧型，规定测1/4B 、1/2及3/4B 三处的裂纹长度a 2 、a 3、 a 4，取平均值作为裂纹长度a 。
3、计算断裂韧性K IC 值：下表给出了由（2）式建立的 a/w —f (a/w)对应值，可直接查表得f (a/w) ABPmaxPma xPmax =⎪⎭⎫ ⎝⎛=W af BW SP K Q I 23322221)1)(21(2)]17.293.315.2)(1)((99.1[)(3Wa W a W a W a W a W a Wa W a f -++---=⎪⎭⎫ ⎝⎛把相应得试件尺寸、P Q 及f (a/w)代入裂纹尖端应力强度因子的表达（1） 既可求得K IC 值。
平面应变断裂韧性预习报告
平面应变断裂韧性试验预习报告一、试验步骤1. 试样准备：试验材料为40Cr ，将40Cr经过860摄氏度保温，两小时后用水或油淬火，之后在220摄氏度低温回火。
2. 测量试样尺寸：在疲劳裂纹前缘韧带部分测量试样厚度B，在切口附近测量试样宽度W，测量3次取平均值。
3. 在试样裂纹两侧对称地沾上两片卡口片，将引申计卡在两卡口片之间，然后将试样安放在试验机上。
放置试样时应使缺口中心线正好落在跨距的中点。
安装三点弯曲试验底座。
4. 在电脑上设置试验参数。
然后开动试验机，对试样缓慢而均匀地加载，直至试样断裂，由电脑得出 P—V曲线和断裂载荷的数值。
5. 加载结束后，从试验机上取下试样，在裂纹拓展断裂的试样断口上用工具显微镜测量裂纹长度。
6. 根据数据计算出K IC的值，计算之后检验数据准确性。
7. 试验结束，收拾试验台及试验仪器和工具。
二、测量任务S为试件跨度，B为试件厚度，W为试件高度，a为试件裂纹长度1、B的测量：从疲劳裂纹顶端至试样的无缺口边，沿着预期的裂纹扩展线，至少在三个等间隔位置上测量厚度B,准确到0.02mm或0.1%B，取其中之较大者。
取三次测量的平均值作为B。
2、W的测量：在缺口附近至少三个位置上测量试样宽度W,准确到0.02mm或0.1% W (取其大者)，计算平均值作为W2、a的测量：取断裂后的试样在断面上划线，测量B41、B21和B43三处的裂纹长度a2、a3、a4及两端长度a1和a5，各测量值准确到0.5%，然后取其平均值a=1/3(a2+a3+a4)得临界裂纹（半）长度a（a2、a3、a4中任意两个测量值之差不得大于a的10%）。
三、数据处理方案1、确定条件裂纹失稳扩展载荷P Q试验中得到P-V曲线，截取P-V曲线上截取直线段部分OA，求出直线部分的斜率。
在 P-V曲线上从原点O作一相对于直线OA部分斜率减少5%的割线来确定裂纹扩展2%时相对应的载荷P5，P5是割线与P-V曲线的交点纵坐标值。
测定40Cr钢的平面应变断裂韧度KIC
测定40Cr 钢的平面应变断裂韧度K IC一、试验目的：加深了解平面应变断裂韧度的应用及其前提条件，体验试验过程。
二、 试验原理:断裂是材料构件受力作用下发生的最危险的变形形式，尤其是没有发生明显的宏观塑性变形的情况下就发生的脆性断裂。
理论分析和大量实践结果表明：在陶瓷、玻璃等脆性材料中，断裂条件是σ=材料常数 （1）式中，σ为正应力，2a 为试样或者构件中的裂纹长度。
这样的结果，对于高强度的金属材料的脆性断裂也于实际符合得很好。
根据线弹性断裂力学，断裂的判据是裂纹前沿应力强度因子K 达到其临界值——材料的平面应变断裂韧度IC K ,IC K Y K σ=≥ （2） 式中Y 是裂纹的形状因子。
平面应变断裂韧度IC K 是材料抵抗裂纹扩展能力的特征参量，他与裂纹的尺寸及承受的应力无关。
三、 试样准备：本试验采用三点弯曲标准试样，宽度与厚度之比W/B 的名义值是2，试样时两个支撑点之间的夸距的名义值S=4W 。
四、试样设备：足够加载能力的试验机，引伸计，工具显微镜 五、 试验过程：1、 测定试样的厚度B=10.10mm ，宽度W=20.10mm2、 对试样粘贴引伸计的卡装刀口。
将试样安放在试验机上，要求裂纹扩展面与加载压头尽量处于同一个平面上，避免二者。
3、 对试样加载，测量载荷P-位移V 关系曲线，直到试样被完全断裂为止4、 在裂纹扩张断裂的试样断口上，如图3示意性给出的那样，借助工具显微镜，在试样的 2.5，5.0，7.5mm 的位置上测量裂纹长度，记做a2,a3,a4; a2=10.178mm, a3=10.184mm,a4=10.186mm (显然a2,a3,a4满足测量准确度0.5%的要求) 同时两个自由表面上的裂纹长度a1=10.130mm, a5=10,223mm 。
试验有效性的判断：裂纹长度a=(a2+a3+a4)/3=10.183mm 。
（说明：a1与a5处于自由表面，不是平面应变状态，a 要求是处于平面应变状态下的裂纹，a2,a3,a4是平面应变状态下的裂纹）a2,a3,a4中任意两个测量值之差最大为a4-a2=0.008mm ＜a*10%=1.0183mm ；a1,a5,a 中任意两个值之差最大为a5-a1=0.093＜a*10%=1.0183mm ； 观察裂纹面与BW 面基本平行，偏差在±10°以内。
92661-断裂韧度实验-金属材料断裂韧度测试实验
综合实验课报告金属材料断裂韧度测试实验学院名称航空科学与工程学院专业名称强度设计学生姓名丁毅指导教师时新红2014 年 6 月北京航空航天大学综合实验课报告第I 页目录1 引言 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2 现有的研究方法 (2)1.3 实验目的和内容 (3)1.3.1 实验目的： (3)1.3.2 实验内容： (3)2 实验仪器和设备 (6)2.1 实验仪器 (6)3 实验材料和试件 (8)3.1 试验件 (8)3.2 尺寸测量方法： (8)4 实验结果分析 (9)4.1 原始数据记录 (9)4.2 实验数据处理 (10)4.3 计算强度比 (11)5 结论 (11)5.1 有效性验证 (11)6 实验总结、建议或感想 (11)7 参考文献 (12)1 引言1.1 研究背景及意义1829年，德国矿业工程师首先开展金属疲劳的最初研究。
对铁制作的矿山升降机链条进行反复弯曲试验。
随着金属构件在铁路桥梁中的使用，研究金属疲劳的兴趣开始提高。
A.Wohler在1852-1869年期间，对疲劳破坏进行了系统的研究。
发现强度远远低于他们的静载强度，提出了应力幅-寿命来描述疲劳行为，提出疲劳耐久极限的概念。
20世纪初期，人们在使用各种材料尤其是金属材料的长期实践中，观察到大量的断裂现象。
Griffith以材料内部存在缺陷的观点为基础，提出在一定条件下，微小缺陷或裂纹将失稳扩展，导致材料或结构的破坏。
下面为一些疲劳破坏的例子：1.20世纪50年代初，美国北极星导弹固体燃料发动机壳体在试验时发生爆炸，材料为高强度合金，传统的强度和韧性指标全部合格。
——原因由宏观裂纹（0.1～1mm）引起，裂纹源可能是焊裂、杂质、晶界开裂2.20世纪60年代，美国F-111飞机在执行飞行训练途中，做投弹恢复动作时，左翼脱落，导致飞机坠毁。
当时的飞行速度、总重量及过载等指标远低于设计指标。
——原因是机翼枢轴出现缺陷，漏检后经疲劳载荷作用，小裂纹继续扩展至断裂引起3.20世纪80年代，日本航空公司波音747SR在24000米高空垂尾断裂，坠毁在群马县。
断裂韧性KIC的测定
材料力学性能实验报告姓名：刘玲班级：材料91 学号：09021004 成绩：的测定实验名称断裂韧性KIC实验目的了解金属材料平面应变断裂韧性测试的一般原理和方法实验设备 1.万能材料试验机一台（型号CSS-88100)2.位移传感器及自动记录装置3.游标卡尺一把4.显微测试仪一台5.三点弯曲试样四个试样示意图试样宏观断口示意图（韧断，脆断）图1 20钢脆断图2 40铬韧性断口实验记录及Q P 的确定表1 裂纹长度a1a /mm 2a /mm 3a /mm 4a /mm 5a /mma /mm 03 2.478 5.0085 5.5680 5.2430 3.1925 5.2432 09 2.757 3.9505 4.134 3.992 3.1790 4.0255 403 2.800 3.4065 3.7085 3.4915 2.9185 3.5355 4071.9862.65952.99702.5970168102.7512表2 试样各数据试样编号 试样材料 屈服强度(MPa)高度W(mm) 宽度B(mm)03 40Cr800℃+ 100℃回火 1050 25.00 12.50 09 25.0012.50 403 20#钢退火态370 25.00 12.00 40725.0012.00表3 各试样实验测得的Q P 值及max P试样编号Q P (N) max P (N)03 13270.126 13270.126 09 26650.30726650.307403 40714523.80016479.500试验结果及有效性判定1.对于40Cr800℃+100℃回火 03试样1）厚度B=12.50mm; 宽度W=25.00mm; 跨距S=100.00mm a =5.2432mm ；QP =28329.852N当S/W ＝4时，= 1.907则=1619.592）KQ 的有效性判定 （1）max P /QP =1.000（2）2Y)(5.2δQK = 5.948对于09试样= 1.052则=1794.312）KQ 的有效性判定 （1）max P /QP =1.000（2）2Y)(5.2δQK = 7.302.20#钢退火态试样 对于403试样 当S/W ＝4时，= 0.8494则=692.452）KQ 的有效性判定 （1）max P /QP =1.269（2）2Y)(5.2δQK = 12.50对于407试样当S/W ＝4时，= 0.8814则=853.422）KQ 的有效性判定 （1）max P /QP =1.13（2）2Y)(5.2δQK = 13.30根据QK 有效性的判据：（1）max / 1.10Q P P ≤；（2）22.5(K /)Q S B σ≥。
西安交通大学材料力学性能实验报告—断裂韧性
实验报告六
三点弯曲试样示意图
实验结果及有效性判定
实验原始记录
表一三点弯曲试样尺寸记录
试样编号屈服强度/MPa 宽度/mm 厚度/mm
06 1050 25.14 12.56
08 1050 25.00 12.16
405 370 25.00 13.00
406 370 25.00 13.00
表二裂纹长度测量原始数据
试样编号0 B/4 B/2 3B/4 B
06号试样宏观断口示意图（脆性）08号试样宏观断口示意图（脆性）
405号试样宏观断口示意图（韧性）406号试样宏观断口示意图（韧性）
讨论试样尺寸选择是否合适，不合适的原因是什么？什么是平面应力？什么是平面应变？为什么平面应变情况最容易脆断？
答：405、406试样的尺寸选择并不是合适，还应增加厚度来达到合适的尺寸标准。
平面应力是由于板材较薄，在厚度方向可以自由变形，即在厚度方向收缩不受限制，因此厚度方向的应力为零，为三向应变状态；平面应。
断裂韧性实验报告
断裂韧性测试实验报告随着断裂力学得发展,相继提出了材料得、、等一些新得力学性能指标,弥补了常规试验方法得不足,为工程应用提供了可靠得断裂判据与设计依据。
下面介绍下这几种方法得测试原理及试验方法。
1、三种断裂韧性参数得测试方法简介1、１平面应变断裂韧度得测试对于线弹性或小范围得型裂纹试样,裂纹尖端附近得应力应变状态完全由应力强度因子所决定。
就是外载荷,裂纹长度及试样几何形状得函数。
在平面应变状态下,当与得某一组合使=，裂纹开始失稳扩展。
得临界值就是一材料常数,称为平面应变断裂韧度。
测试保持裂纹长度a为定值,而令载荷逐渐增加使裂纹达到临界状态，将此时得、代入所用试样得表达式即可求得。
得试验步骤一般包括：（1）试样得选择与准备(包括试样类型选择、试样尺寸确定、试样方位选择、试样加工及疲劳预制裂纹等);（2）断裂试验;（3）试验结果得处理(包括裂纹长度得测量、条件临界荷载得确定、实验测试值得计算及有效性得判断）。
1、２延性断裂韧度得测试积分延性断裂韧度就是弹塑性裂纹试样受型载荷时,裂纹端点附近区域应力应变场强度力学参量积分得某些特征值。
测试积分得根据就是积分与形变功之间得关系:(1－1）其中为外界对试样所作形变功,包括弹性功与塑性功两部分,为裂纹长度,为试样厚度。
积分测试有单试样法与多试验法之分,其中多试样法又分为柔度标定法与阻力曲线法。
但无论就是单试样法还就是多试样柔度标定法,都须先确定启裂点,而困难正在于此。
因此,我国GB２０38-８０标准中规定采用绘制阻力曲线来确定金属材料得延性断裂韧度。
这就是一种多试样法,其优点就是无须判定启裂点，且能达到较高得试验精度。
这种方法能同时得到几个积分值,满足工程实际得不同需要。
所谓阻力曲线，就是指相应于某一裂纹真实扩展量得积分值与该真实裂纹扩展量得关系曲线。
标准规定测定一条阻力曲线至少需要5个有效试验点,故一般要5 8件试样。
把按规定加工并预制裂纹得试样加载，记录曲线，并适当掌握停机点以使各试样产生不同得裂纹扩展量(但最大扩展量不超过0、５mｍ)。
实验三 平面应变断裂韧性KIC的测定
八 .参考文献
【1】杨王玥，强文江.材料力学行为[M].北京：化学工业出版社，2009. 【2】GB4161-84 金属材料平面应变断裂韧性 K IC 实验方法.
三 .实验材料与试样
本实验采用经过 860℃淬火， 220℃低温回火处理的 40Ｃｒ钢， 其屈服强度σ s ＝１４００Mpa. 试样为 GB4161-84 规定的标准三点弯曲试样，名义尺寸：宽度 W=20mm，厚度 B=10mm，跨 距 S=80mm。 试样需要预先制备出尖端很尖锐的裂纹，为此，经过热处理后的试样首先完成外形尺寸的精 加工然后采用线切割制备出第一条裂纹。由于线切割的钼丝直径一般在 0.2mm 左右，裂纹的 尖端不够尖锐，应力集中效果不够好，故此还要施加循环应力作用，在一段裂纹的前端在制 备出非常尖锐的疲劳裂纹。国标中对于疲劳裂纹的制备条件及形状尺寸规定了严格的要求。
4）计算 Ro
1 KI 1 54.3Mpa m Ro= = 1.69*10-4 m=0.169mm = 2 2 π s 2 2 π 1400MPa
2
2
5)验证小塑性区条件
54.3Mpa m K 3 2.5 I = 2.5 m= 3.76 mm ，小于 B 和 a 1400Mpa =3.76*10 s
四 .实验设备和仪器
1.WDW-200D 微机控制电子式万能材料试验机：试验力准确度优于示值的 0.5% 2.双悬臂夹式引伸计 3.工具显微镜：精度 0.001mm 4.游标卡尺：精度 0.02mm
五 .实验步骤
1.测量试样尺寸。从疲劳裂纹顶端至试样的无缺口边，沿着预期的裂纹扩展线，在三个等间 隔的位置上测量厚度 B，准确到 0.025mm 或 0.1%B，取较大者，取三次平均值；在缺口附近 三个位置测量宽度 W，准确到 0.0025mm 或 0.1%W，取较大者，计算平均值； 2.装卡引伸计。在试样裂纹两侧用 502 胶对称的粘贴一对卡口片来装卡固定引伸计，引伸计 的标距为大约 5mm 3.加载测试。将试样安装于试验机上并调整其位置，尽量使裂纹扩张面与加载压头处于同一 个平面上。在计算机的界面上设置加载速度 0.3mm/min，然后对试样加载，计算机屏幕显示 载荷 P—裂纹嘴张开位移 V 关系曲线。最后可以看见随着裂纹的扩展，试样被压断成两截， 测试结束。 4.观察断口形貌。从试验机上取下试样，观察断口，可以看到黑色的线切割裂纹区，深灰色 的疲劳裂纹扩展区和浅灰色的瞬间断裂区。 5.测量裂纹长度。使用工具显微镜在试样断口的厚度方向 1/4,1/2 和 3/4 的位置上测量裂纹长 度，记做 a2， a3， a4 取它们的平均值为裂纹长度 a。同时，测量两个自由表面上的裂纹长 度，记做 a 1 和 a5。各测量准确到 0.5%。 6.确定条件载荷 Pq。在记录的 P-V 曲线上要确定裂纹长度的表观扩展量为 2% 时的载荷 Pq，而 2%的裂纹扩展量对应的裂纹嘴张开位移的相对增量为 5%，所以确定 Pq 的方法为：沿着 P-V 曲线的线性段作过原点的直线 OA，并通过 O 点画割线 OP5 使割线斜率为 OA 斜率的 0.95 倍。 若在 P5 点之前，每一点的载荷都低于 P5，则取 Pq=P5；如果在 P5 之前还有一个超过 P5 的最大 载荷，则取此最大载荷为 Pq。 7.计算条件值 Kq 以及裂纹前沿塑性区尺寸 Ro。
有机玻璃断裂韧性测量实验
一、 实验名称：有机玻璃SENB 断裂韧性测量实验 二、 实验目的1. 学习了解有机玻璃平面应变断裂韧度K 1C 试样制备，断口测量及数据处理的关键要点。
2. 掌握有机玻璃平面应变断裂韧度K 1C 的测定方法。
三、 实验器材：岛津万能实验机、三点弯曲试件、游标卡尺 四、 实验原理：本实验按照国家标准GB4161-2007规定进行。
1. 材料断裂韧性的定义：在线弹性断裂力学中，材料发生断裂脆断的一个重要准则是IC I K K =式中，I K 为应力强度因子，它是反映裂纹尖端附近应力场强弱的参量，其值决定与构件的几何形状、裂纹尺寸和外加载荷的大小；而IC K 是材料在平面应变状态和小范围屈服条件下，I 型裂纹发生失稳扩展时的临界应力强度因子，也称为材料的平面应变断裂韧度。
IC K 表征材料在线弹性范围内有裂纹是抵抗断裂的能力，是材料固有的一种力学性质。
因此，在一定条件下，它与加载方式、试样类型和尺寸无关，可以通过实验测定。
在测试IC K 时，试样的I K 表达式已知，a P Y a Y K I ππσ'==。
式中，Y 、Y '是试样的形状因子，在试样形状和尺寸一定时是常数；P 是加在试样上的外载荷；a 是裂纹的长度。
所以，在测试时，只要在试样加载过程中，测出裂纹失稳扩展时的临界载荷C P （或临界应力C σ）和试样的裂纹尺寸a ，就可以求出试样材料的临界应力强度因子。
由于要求试样在平面应变和小范围屈服条件下失稳扩展，裂纹失稳扩展前原长仍为a ，所以平面应变断裂韧度IC K 的测定，实际上只是临界载荷C P 的测定。
2. 应力场强度因子K 1表达式对于三点弯曲试样，应力强度因子的表达式为：-------------------------------------------------------------------------------------------------------13/2PS a K f BW W ⎛⎫=⎪⎝⎭式中，S 为试件跨度，B 为试件厚度，W 为试件高度，a 为试件裂纹长度，如图1所示。
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飞行器设计实验Ⅱ材料平面应变断裂韧度测试实验报告姓名：学号：任课教师：分组：实验地点：实验时间：2014年 4 月10 日一.实验目的:1．理解断裂韧度的概念和作用。
2．掌握平面应变断裂韧度的测量原理和方法。
3．理解试验件设计和数据处理的关键要点。
二.实验原理：本方法使用预制疲劳裂纹试样通过增加力来测定金属材料的断裂韧度（）。
力与缺口张开位移可以自动记录，也可以将数据储存到计算机。
根据对试验记录的线性部分规定的偏离来确定2% 最大表观裂纹扩展量所对应的力。
如果认为试验确实可靠，值就可以根据这个力计算。
而表征了在严格拉伸力约束下有尖裂纹存在时材料的断裂抗力。
这时：a) 裂纹尖端附近的应力状态接近于平面应变状态；b) 裂纹尖端塑性区的尺寸比裂纹尺才、试样厚度和裂纹前沿的韧带尺寸要足够小。
如图2.1所示，断裂韧性随试件厚度的增加而减少，超过一定的厚度后，断裂韧性趋于一个下限值而保持不变。
图2.1 断裂韧性随试件厚度的变化曲线测量断裂韧性的方法一般有三点弯曲和紧凑拉伸两种实验方法，这里我们采用紧凑拉伸方法，其试验件形式如下图2.2所示。
图2.2 紧凑拉伸试样图按照GB/T4161-2007，只有试样厚度（B ）和裂纹长度（a ）以及韧带尺寸（W-a ）均满足公式2-1、公式2-2和公式2-3时，试验结果才是有效的。
由于不能提前保证满足这种要求，因此，最初试验采用的试样尺寸应该是保守的，如果材料的形状不能同时满足公式2-1、公式2-2和公式2-3的要求时，则不能按照本方法进行有效的测定。
平面应变2IC S 2.5K B σ⎛⎫≥ ⎪⎝⎭2-1 小范围屈服2IC S 2.5K a σ⎛⎫≥ ⎪⎝⎭2-2 ()2IC S 2.5K W a σ⎛⎫-≥ ⎪⎝⎭ 2-3 宽度(W) 通常是厚度(B)的两倍，即W ：B=2:1。
裂纹长度在0. 45W ~0. 55W 之间,，取裂纹长度a=0.5W 。
而已知：IC S 40MPa m =330MPa K σ≈ 2-4 则代入公式2-1、公式2-2和公式2-3，得： 2B 2.536.7,36.7,36.7mmB=40mm W=80mm a=40mm Ic s K mm a mm W a σ⎛⎫≥≈ ⎪⎝⎭≥-≥令，则，按照GB/T4161-2007，缺口宽度应该在0.1W内，且应该大于1.6mm，则取为4mm。
而对于直通形缺口试样，建议缺口根部半径最大为0.1mm，切口尖端角度最大为90°。
每个表面上的最大疲劳裂纹扩展量至少应为0.025W或者1.3mm，取其较大者，则取其裂纹扩展量为2mm。
实验中，通过测量试件裂纹两端施加的载荷P和裂纹缺口出的应变V，进而获得P-V图。
具体的实验原理图如2.3所示：图2.3 紧凑拉伸实验原理图通过拉力传感器可以测得拉伸载荷P，通过动态应变仪可以测得缺口处应变，将数据采集进入试验软件系统便可得知实验中的P-V关系。
三.实验仪器本次实验的主要仪器是疲劳试验机，如图3.1所示。
本实验采用的8801伺服液压试验系统可满足各种静态及动态测试的严苛要求，提供完整的先进材料与元件试验解决方案，非常适用于高低周疲劳试验、热机械疲劳试验及断裂力学试验。
凭借高达100千牛的载荷容量、更大的工作空间、高刚度及精密对中度，8801系统可称为多样化的可靠测试系统。
此外还需要的辅助性设备如引伸计和试验夹具如图3.2-3.3所示：引伸计的输出应显示缺口嘴两侧精确定位的相对位移。
引伸计和刀口的设计应使引伸计与刀口之间的接触点可以自由转动。
试验夹具的设计主要参考GB/T4161-2007。
四.实验步骤及内容：1、测量试样厚度和宽度：根据试验件设计尺寸加工试验件，加工好的试验件（铝合金材质），如图4.1所示。
测量数据为：宽 1.25W ：99.97mm ，100.04mm,100.01,mm ，平均值：1.25W=100.01mm ，则W=80.01 ；厚B ：40.03mm ，39.98mm ，39.99mm 。
平均值：B=40.00mm 。
图4.1 试验件实物图2、估算载荷最大值：按照GB/T4161-2007，由紧凑拉伸试样的值按照下式计算，单位1/2·m MPa ，()1/2(/)/Q Q K F BW f a W =⨯ 式中2342/30.866 4.64(/)13.32(/)14.72(/) 5.6(/)(/)(2/)(1/)a W a W a W a W f a W a W a W +-+-=+⨯-例如：/0.5,(/)9.66a W f a W ==,,,.Q F kN B cm W cm a cm ----则取a/W=0.5，由已经给出的IC 40MPa mK ≈，估算得载荷最大值max F ，即：1/2max 633F /(/)4010/9.664010801046.847Ic K f a W BW kN--≈•=⨯⨯⨯⨯=故保险起见，可取预加载载荷最大值max F 40kN =，但是在拉断实验中应当设置的载荷要大于46.874KN ，可以选择为55KN 。
3、实验前检查工作环境是否安全，检查电路以及试验台安置是否符合安全要求。
并且启动液压系统，检查液压系统是否工作正常，检查完毕后进入实验。
4、安装试验夹具和试样。
预加载至1/4~1/3 ，检查和调试各仪器参数设置是否正确；如图4.2所示的载荷-位移图，结果表明一切良好。
图4.2 预加载力-位移曲线图5、试样疲劳裂纹的预制：疲劳裂纹预制长度为2mm ，根据GB/T4161-2007中附录A ，疲劳裂纹预制时采用力控制，最小循环应力与最大循环应力之比（R ）应该不超过0.1。
如果Q K 值和有效的Ic K 结果相等的话，那么，预制疲劳裂纹时的最大应力强度因子应不超过后面试验确定的Q K 值得80%；对于疲劳裂纹的最后阶段（裂纹长度a 的2.5%），预制疲劳裂纹时的最大应力强度因子应不超过后面试验确定的Q K 值得60%。
故在此由于估算载荷最大值max F 40kN =，取应力比为R=0.1，则预制裂纹加载疲劳载荷时，在0-1mm 内，按照国标应加载3.2kN~32kN 的力，在1-2mm 内，按照国标应加载2.4kN~24kN 的力。
（注：试验前一定要加上位移保护和载荷保护）实际操作中疲劳载荷加载顺序如下：0-1mm：力的频率5HZ，200循环，2.0kN~20kN力的频率5HZ，200循环，3.2kN~32kN力的频率8HZ，1000循环，3.2kN~32kN1-2mm：力的频率5HZ，600循环，2.4kN~24kN力的频率8HZ，1000循环，2.4kN~24kN6、加载载荷直至试样破坏：根据GB/T4161-2007，试样加载速率应该使应力强度因子增加的速率在0.51/2MPa m/s•，直•范围内，在此取加载速率为0.81/2 MPa m/s•~3.01/2MPa m/s至试验件破坏（最大可加载到55kN）。
破坏前后的试验件示意图如图4.3和图4.4所示。
图4.3 试验件即将完全拉断时的示意图图4.4 试验件断裂面示意图7、检查并保存数据：在实验前设置好的路径中寻找本次实验系统记录的数据，初步估计数据的合理性和可用性。
并将数据进行复制、保存，以便进一步处理。
五.试验数据处理及结果分析（一）数据处理：1.测量裂纹长度a试样断裂后，在B/2、B/4和3B/4的位置上测量裂纹长度（a），分别为40.18mm、40.55mm 、40.16mm ，取3个位置测量的平均值作为裂纹长度，得40.1840.5540.16/340.30a mm =++≈（）。
经判断，3个裂纹长度值得任意2个的差值不超过平均值的10%，符合国标要求。
2. 试验最大载荷Q F 的确定：由试验机得出的数据，运用Origin 软件得出载荷位移曲线，如图5.1：图5.1载荷P-应变V 曲线图由数据表查找可得，载荷最大值max 39.7659P kN =。
对照图5.2,图5.2 数据处理-典型曲线得：此试验件是典型的脆性状态，并且max 39.7659Q Q F P P kN ===。
3. 紧凑拉伸试样的Q K 值：由/0.5037a W =可得：2342/30.866 4.64(0.5037)13.32(0.5037)14.72(0.5037) 5.6(0.5037)(/)(20.5037)(10.5037)9.6265f a W +⨯-⨯+⨯-⨯=+⨯-=将实际测量的数据代入公式()1/2(/)/Q Q K F BW f a W =⨯，可得：()1/2/1/21239.7659/(4.0008.001)(/)/9.626533.8335Q Q a K F BW f a W MP m⎡⎤=⨯=⨯=⎣⎦⨯显然载荷判据：max /1 1.1Q P P =≤，满足。
几何判据：22Q S 33.83352.5 2.50.026326.3330K m mm σ⎛⎫⎛⎫=⨯== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭， ()4026.3;40.3026.3;39.7126.3B mm mm a mm mm W a mm mm =≥=≥-=≥满足。
4. 该铝合金块的断裂韧度1/233.8IC Q a K K MP m ==（保留三位有效数字）。
（二）结果分析：从实验和数据处理的结果来看，本次实验可以说是一次成功的实验。
这得益于实验准备和操作的规范性，从试件的尺寸计算到最大载荷的估算都是严格按照GB/T4161-2007执行的。
在预加载时先是选用较小的载荷观察实验效果，进一步加大载荷直到拉断，期间载荷大小以及疲劳循环频率和加载速率也是严格按照国标规定执行。
最终得到合理的P-V 图，并且观察断裂面以及对比典型曲线可知试件的断裂为典型的脆性断裂，断面符合平面应变状态，测得试件材料的平面应变状态下的1/233.8IC a K MP m =。
六. 个人小结本次实验是一次小组实验，由于组内人数较多，所以没法实现每个人都能实际操作，但总体来讲，大家都很积极地参与到实验中，在实验过程中大家分工合作，最终圆满完成实验任务。
通过本次实验，我掌握了平面断裂韧度测量的实验原理以及试验件设计方法，并且通过亲手操作8801伺服液压试验软件系统，了解了该实验系统的实验程序以及一些安全实验的理念。
总之，本次实验让我受益匪浅，在此感谢老师实验前后的悉心指导，以及一些安全方面的提醒等。