航材性能检测：断裂韧度及表征参量

断裂韧度表征材料抵抗裂纹启裂的能力，即在静态或准静态载荷下裂纹产生失稳扩展或稳态扩展时断裂参量的临界值。由于不同类型、不同规格材料的构件裂纹往往呈现出不同的断裂模式和断裂行为，甚至有着不同的断裂力学理论背景。因此，采用的断裂韧度参量需要根据具体情况进行选择。

对于绝大部分航空金属材料，由于其强度高而延性相对较差，断裂模式主要表现为脆性断裂，裂纹尖端的塑性区尺寸相对较小。该类材料的裂纹以线弹性断裂力学为理论基础，裂纹尖端的应力应变场由应力强度因子K控制，因此，该类材料裂纹的断裂韧度主要采用K参量进行表征。当裂纹足够厚时，裂纹尖端处于平面应变状态，断裂韧度参量为平面应变断裂韧度K_Ⅰc值。当裂纹较薄时，则为平面应力断裂韧度K_c值（或K_app值）。与平面应变不同，平面应力下的裂纹扩展阻力（K_R）一般会随着裂纹扩展量Δa的增加而上升，因此薄板材料也常采用K_R阻力曲线来描述K随稳态裂纹扩展的变化。此外，线弹性断裂力学在处理带裂纹体的问题时还可采用能量分析方法，此时的断裂韧度参量为能量释放率G_Ⅰc。(www.xing528.com)

对于延性较好的金属材料，裂纹尖端的塑性区尺寸相对较大，超过了线弹性断裂力学“小范围屈服”的基础条件。此时，线弹性断裂力学不再适用。该类材料以弹塑性断裂力学为理论基础，其断裂模式主要表现为延性撕裂，断裂韧度参量可采用裂纹尖端张开位移CTOD的特征值δ_c、J积分特征值J_Ⅰc来表征，也可用裂纹扩展阻力R曲线来描述δ或J随裂纹稳态扩展的变化过程。延性材料在航空、压力容器、核工业部门都有应用。