[科普中國]-J阻力曲線

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(shù)韌性材料啟裂后，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(xù)擴展，就需要不斷增加載荷，裂紋經(jīng)過一個穩(wěn)定的擴展過程，才能最終到達失穩(wěn)擴展而發(fā)生斷裂。利用裂紋擴展阻力曲線即能描述這種現(xiàn)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(nèi)外廣泛應用這種方法測定材料的斷裂韌度。1

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 積分值小于 積分的臨界值 時，裂紋鈍化卻并不撕裂，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后呈穩(wěn)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制中，常將裂紋鈍化的影響除去，于是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(fā)掘出來的材料抗裂潛力。 阻力曲線常具有上限平臺，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范圍內(nèi)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：

值略小于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。