CTOD测试

断裂韧度的概念是在早期的一项研究中引入的连接文章工作知识71.讨论了Charpy-V测试，简​​单的定性测试，只提供了金属韧性的指示。

接下来的几篇文章将介绍一些测试，这些测试通过使用含有代表使用条件的载荷裂纹的全尺寸试样，以定量方式准确测量断裂韧性。

这允许进行健身分析，这使得能够计算临界缺陷尺寸。因此，在制造之前，可以设定现实接受标准，并且可以对适当的NDE技术进行决策和检测敏感性。

对于已在服务中的设备，可以证明裂缝或其他缺陷的部件的持续使用直到可以实现修复或更换的时间。此类工程批判性评估可以节省运营商大量的时间和金钱，例如在石油钻机的情况下跑到数千万磅。虽然开发了用于表征金属的裂缝尖端开口位移（CTOD）测试，但也用于确定非金属的韧性，例如可焊接塑料。

CTOD试验是一种断裂韧性试验，当失效前可能发生塑性变形时使用，这允许裂纹尖端拉伸和张开，因此产生“尖端张开位移”。

与具有钝加工缺口的廉价10mm×10mm方形夏比V试样不同，CTOD试样可能是材料的全厚度，将包含真实裂纹，并将以更能代表使用条件的速率加载。通常在相关温度下进行三次试验，以确保结果的一致性。

试样本身是“成比例的”——每个试样的长度、深度和厚度是相互关联的，因此，无论材料厚度如何，每个试样都具有相同的比例。

有两种基本形式——方形或矩形横截面试样。如果试样厚度定义为“B”，则深度（W）为B或2B，标准长度为4.6W。在中心加工一个缺口，然后通过产生疲劳裂纹扩展，使总“缺陷”长度为试件深度的一半-参见图。1. 因此，对100 mm厚的焊缝进行试验需要测量100 mm厚、200 mm宽和920mm长的试样——这是一项昂贵的操作，只有在试验完成后才能确定其有效性。

通过将试样置于三点弯曲位置并测量裂纹张开量来进行试验。这是通过一个应变计来完成的，该应变计连接在一个夹子上，该夹子位于机加工缺口口处两个精确定位的刀口之间(图2）

随着弯曲的前进，裂缝尖端塑性变形，直到当裂缝充分打开时达到临界点以引发切割裂缝。这可能导致样本的部分或完全失败。可以在一些最小温度下进行测试，例如最小的设计温度，或者更少地在一系列温度下进行。

首先是韧性来计算韧性所需的值，其中裂缝发生并其次是在裂缝繁殖点（图3.).

由于裂纹长度和缺口口处的开口是已知的，因此通过简单的几何结构计算裂纹尖端开口是一件简单的事情。当试验进行时，结果会自动记录在载荷/位移图（图4）上。这说明了可能产生的各种曲线形状—（a）是指试样以脆性方式断裂，几乎没有或没有塑性变形的试验。（b）表现出一种“爆裂”现象，即脆性裂纹开始出现，但在其在较硬材料中停止之前仅扩展一小段距离-这种情况可能会发生多次，使曲线呈现锯齿状外观，或者在这一次爆裂后，变形可能以延性方式继续，如（c）所示，表现出完全的塑性行为。

在焊接HAZ或母体金属中凹口的位置是重要的，因为不正确定位的疲劳裂缝不会对所需区域进行采样，使测试无效。确保裂缝尖端位于正确的区域中，抛光和蚀刻随后经常进行冶金检查，在加工凹口和疲劳裂缝之前经常进行。这使得凹口能够非常准确地定位。考试也可以在测试后进行，进一步确认测试结果的有效性。

一旦样品破裂，接受裂缝表面，以确保疲劳裂纹具有相当长的正面。存在于焊接接头中的残余应力可能导致疲劳裂缝前面是不规则的 - 如果过度测试可能无效。为了克服该问题，测试件可以在机加工的凹口尖端局部压缩以重新分配残余应力。

在进行压缩的地方，通常可以看到样品每侧的两个凹陷。疲劳裂纹本身应在低应力范围内进行。使用高应力加速疲劳裂纹过程可能导致疲劳裂纹前方出现较大的塑性变形区域，这将使试验结果无效。

众所周知，只有在完成测试并检查裂缝表面时才能确定测试失败的其他原因。测量疲劳裂纹的精确长度 - 这是分析所必需的 - 但如果裂缝的长度不在规范所需的限制范围内，则测试无效。如果疲劳裂缝不在单个平面中，如果裂缝与机加工凹口的角度或者裂缝不在正确的区域中，则可能需要重复测试。

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本文是由基因数学。