概念
材料的 積分阻力值(即 值)隨裂紋擴展量 的變化曲線稱為 阻力曲線。大多數韌性材料啟裂後,裂紋尖端的奇異性要比啟裂前的奇異性弱得多,要使裂紋持續擴展,就需要不斷增載入荷,裂紋經過一個穩定的擴展過程,才能最終到達失穩擴展而發生斷裂。利用裂紋擴展阻力曲線即能描述這種現象,可以比較完整地顯示出材料抵抗裂紋擴展的能力。阻力曲線法測試簡便可靠,近年來國內外廣泛套用這種方法測定材料的斷裂韌度。
基本原理
我們首先討論圖1所示的 阻力曲線。
曲線由兩部分組成, 值以下為斜直線,以上為曲線。當外加 積分值小於 積分的臨界值 時,裂紋鈍化卻並不撕裂,圖中虛斜線為刻劃這一過程的鈍化線;當 積分值超過 時,裂紋鈍化至一定程度後呈穩定撕裂。在不同 值下所得撕裂量 的曲線便是 阻力曲線,而鈍化線與 阻力曲線起裂處切線交點的縱坐標為起裂韌性 。由 阻力曲線的初始段來測定 已有國家標準。在標準阻力曲線的繪製中,常將裂紋鈍化的影響除去,於是J阻力曲線如圖2所示,且
對一般的韌性材料, 隨 增加而迅速上升, - 曲線表示了韌性材料隨裂紋擴展而發掘出來的材料抗裂潛力。 阻力曲線常具有上限平台,其值為:
它代表了定常情況下的飽和 值。不同材料的 值可在 的幾倍至幾十倍的範圍內變化。 阻力曲線的上升速度可由一材料長度 來度量,從對圖2中的分析可以得到:
值略小於 值自 加倍時裂紋所擴展的距離。 值較大,表明材料抗裂紋擴展能力較弱; 值較小,表明材料抗裂紋擴展能力較強。