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冲击试样宏观断口与冲击能量特征值关系

来源:正航仪器  日期:2014-10-29

 
 
 
从断口的分析可知:冲击断口的宏观形态由3个要素组成:纤维区、放射区和剪切唇(见图4),下面分析这3个区的形成过程。在文献中提到:裂纹是在冲击力达到冲击力时,裂纹在缺口根部出现,同时试样缺口两侧呈现侧面收缩。裂纹通常沿两侧和深度方向扩展,中间部分较深。这就是裂纹开始扩展后形成的脚跟形状的纤维区。
 
冲击试样宏观断口与冲击能量特征
 
 
 
在力一位移曲线图上相当于从力Fm到Fiu之间所消耗的能量。即wp1一wu-wmo换句话说,由于裂纹稳定扩展形成的纤维区所消耗的能量为wp1。此后,裂纹开始失稳扩展。在断口上留下的形态就是放射区。放射区形成消耗的能量很小,即我们称它为撕裂能。它等于wp3。因为从F;,,下降到F。是一个很快的过程(标准上称它为急剧陡然下降),从Fiu到F。不但所用时间短。而且在力一位移曲线上从Fiu到F。之间变形也很小。因此一般把这一阶段消耗的能量忽略不计。
 

 
冲击试样宏观断口与冲击能量关系 
 
在不稳定裂纹扩展终止力Fa(止裂力)之后,裂纹将再次发生低能量扩展,此时的受力状态发生了变化,由于弯冲的由拉变压的应力变化,压应力状态较软,容易引起塑变,因此在F。以后又产生纤维区(二次纤维区,视材质和应力状态而定)及剪切唇(最后形成的剪切唇,也称之为铰链)。
 

 
冲击试样宏观断口与冲击能量特征示意图 
由此可见,自裂纹开始扩展直至断裂,这一阶段消耗的能量,主要是塑性变形引起裂纹扩展,即裂纹扩展能量(因为形成放射区的撕裂能很小)。所以断口的纤维区大小与裂纹扩展能成比例关系。国标GB/T127791-91“金属夏比冲击断口测定方法”中给出了冲击试样断口晶状断面率及纤维断面率计算公式。
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