加工钢板试件的力学性能稳定：试验结果分析

图5-6、图5-7中分别给出了单边V形缺口试件和单边U形缺口试件的破坏过程。单边V形缺口试件的裂纹走向呈“Z”形，所有裂纹均由缺口根部的厚度中间萌生。尖锐的V形缺口都是由于极大的塑性变形，缺口逐渐变钝，缺口根部的轮廓逐渐接近U形缺口。与V形缺口试件不同，U形缺口试件的侧向断裂路径为直线。典型试件断面如图5-8所示，所有断裂模式均为延性断裂。在试件的断面上可以观察到清晰的剪切唇。

图5-6　单边V形缺口试件的断裂过程

图5-7　单边U形缺口试件的断裂过程

试件的荷载-位移曲线如图5-9所示，曲线中标出了峰值荷载和裂纹萌生对应的点。曲线中的宏观裂纹萌生定义为约1 mm的尺度。在所有试验中，在宏观裂纹萌生后每隔1 mm停止试验，拍摄照片并沿宽度方向测量试件的裂纹长度。照片拍摄的时刻也可以从荷载-位移曲线中观察到，在曲线中可以发现由于试验暂停而导致的荷载瞬时下降而产生的多条“短竖线”。试验曲线显示：达到峰值荷载后裂纹才开始出现。但是，对于某些单边V形缺口试件（例如，试件SEVNT-10），在达到峰值荷载前，裂纹也可能会出现。对于切口深度相同的试样，U形切口试件的全截面断裂位移比V形切口试件的大。随着切口深度的增加，全截面断裂位移逐渐减小。试验结果也显示：相同设计试件之间的试验结果离散性较小，表明延性断裂试件的力学性能稳定，试验设计合理。表5-2所列的试验结果表明，所有缺口试件的裂纹萌生位移和断裂位移都随着缺口深度的增加而减小。表5-2还显示了具有相同几何拓扑试件的峰值荷载比较接近，这意味着加工试件的钢板也具有稳定的力学性能。

图5-8　试件的断面(https://www.xing528.com)

表5-2　试件的试验结果

注：P u，t—峰值荷载；
Δu，t—峰值荷载对应的位移；
Pini，t—裂纹萌生时试件的荷载；
Δini，t—裂纹萌生时对应的位移；
Δr，t—全截面断裂时对应的位移。

图5-9　试验测得的试件荷载-位移曲线

试件的裂纹扩展曲线如图5-10所示，纵轴为裂纹长宽比，横轴为位移。裂纹萌生后的曲线近似为直线，表明裂纹长宽比与位移近似呈线性关系。

图5-10　试验测得的试件裂纹扩展曲线