1.试验原理
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（KIC），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%最大宏观裂纹扩展量所对应的力，根据这个力计算出KIC。
KIC表征了在严格拉伸力约束下有尖端裂纹存在时材料的断裂抗力。此时裂纹尖端附近的应力状态接近于平面应变状态，裂纹尖端塑性区的尺寸比裂纹尺寸、试样厚度和裂纹前沿的韧带尺寸要足够小。KIC通常情况下代表了试验温度下断裂韧度的下限值。
2.断裂韧度KIC试样疲劳裂纹的预制
预制疲劳裂纹时可以采用力控制，也可以采用位移控制。最小循环应力与最大循环应力之比（R）应不超过0.1，如果KIC的条件值KQ和有效的KIC结果相等，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KQ值的80%。在预制疲劳预裂纹的最后阶段（裂纹长度a的2.5%），预制疲劳裂纹时的最大应力强度因子Kf应不超过KQ值的60%。若疲劳预裂纹和断裂试验在不同的温度下进行，Kf应不超过0.6[（Rp0.2）p/（Rp0.2）t]KQ，其中（Rp0.2）P和（Rp0.2）t分别为预制疲劳裂纹温度下和试验温度下的规定非比例延伸强度Rp0.2。
3.三点弯曲试样试验
1）试样缺口的中心对准两个支撑辊中心距的中点，准确到跨距的1%，同时应与支撑辊垂直，偏差在±2°以内。
2）弯曲试样KQ值按下式计算：
KQ=[FQS/（BW3/2）]×f（a/W）
式中 KQ——KIC的条件值，单位为
；
FQ——特定的力值，单位为N；
S——弯曲试样跨距，单位为mm；
B——试样厚度，单位为mm；
W——试样宽度，单位为mm；
a——裂纹长度，单位为mm；
f（a/W）——自变量为a/W的函数，其值可用下式计算：
4.紧凑拉伸试样试验
1）为了使加力时偏心最小，加力杆中心线偏差应在±0.75mm以内。
2）紧凑拉伸试样的KQ值按下式计算：
KQ=[FQ/（BW1/2）]×f（a/W）
式中 KQ——KIC的条件值，单位为
；
FQ——特定的力值，单位为N；
B——试样厚度，单位为mm；
W——试样宽度，单位为mm；
a——裂纹长度，单位为mm；
f（a/W）——自变量为a/W的函数，其值可用下式计算：
5.C形拉伸试样试验
1）安装U形钩，上、下加力杆中心线偏差在0.76mm以内。试样应位于U形钩的正中，偏差在0.76mm以内。
2）C形拉伸试样的KQ值按下式计算：
式中 KQ——KIC的条件值，单位为
；
FQ——特定的力值，单位为kN；(www.daowen.com)
B——试样厚度，单位为cm；
W——试样宽度，单位为cm；
a——裂纹长度，单位为cm；
X——加力孔偏置尺寸，单位为cm；
r1/r2——内外半径比；
f（a/W）——自变量为a/W的函数，其值可用下式计算：
6.圆形紧凑拉伸试样试验
1）安装U形钩，上、下加力杆中心线偏差在0.76mm以内，试样应位于U形钩的正中，偏差在0.76mm以内。
2）圆形紧凑拉伸试样的KQ值按下式计算：
KQ=[FQ/（BW1/2）]×f（a/W）
式中 KQ——KIC的条件值，单位为
；
FQ——特定的力值，单位为kN；
B——试样厚度，单位为cm；
W——试样宽度，单位为cm；
a——裂纹长度，单位为cm；
f（a/W）——自变量为a/W的函数，其值可用下式计算：
7.试验结果的计算与解释
（1）FQ的确定 如果采用记录仪，确定条件值FQ的方法如下：
1）在试验记录上，通过原点画一条斜率为（F/V）S=0.95（F/V）0的割线OFS（如图9-23所示），其中（F/V）0是记录的线性部分切线OA的斜率。
图9-23 典型的力-位移记录曲线
2）如果在FS之前记录曲线上每一个点的力均低于FS（Ⅰ类），则取FQ=FS。
3）如果在FS之前还有一个最大力超过FS（Ⅱ类和Ⅲ类），则取这个力为FQ。
4）如果采用计算机数据采集系统，和上面一样，通过数据缩减程序可确定相同的力（FQ和Fmax）。
（2）KIC的确定 计算比值Fmax/FQ，其中Fmax为最大力。
1）如果该比值不超过1.10，则可按（1）中所述公式计算KQ；若比值大于1.10，则该试验不是有效KIC试验。
2）计算2.5（KQ/Rp0.2）2。若这个值小于试样厚度、裂纹长度和韧带尺寸，则KQ等于KIC；否则，该项试验不是有效的KIC。
8.断口形貌观察
典型断口形貌有部分斜断口、大部分斜断口和全部斜断口，如图9-24所示。
图9-24 典型的断口形貌
a）部分斜断口 b）大部分斜断口 c）全部斜断口
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