ASTM E2899-19e1
在张力和弯曲下测量表面裂纹中起始韧度的标准测试方法

Standard Test Method for Measurement of Initiation Toughness in Surface Cracks Under Tension and Bending

标准号

ASTM E2899-19e1

发布

2019年

发布单位

美国材料与试验协会

当前最新

ASTM E2899-19e1

 

 

引用标准

ASTM C1421 ASTM E1012 ASTM E111 ASTM E1820 ASTM E1823 ASTM E1921 ASTM E399 ASTM E4 ASTM E6 ASTM E647 ASTM E740 ASTM E8/E8M

适用范围

1.1 本试验方法描述了在单调增加的张力或弯曲作用下测试矩形平板上疲劳锐化的半椭圆形表面裂纹的方法。测试量化了稳定裂纹扩展或立即不稳定裂纹扩展开始时的裂纹尖端条件。
1.2 本试验方法适用于不受强度、厚度、韧性限制的金属材料的试验。假设材料基本上是均匀的并且没有残余应力。测试可以在任何适当的温度下进行。本测试方法未考虑环境因素和持续或循环负载的影响。
1.3 本测试方法描述了用户测试表面裂纹试样中裂纹扩展的所有必要细节。针对测试设备、仪器、测试样本设计和测试程序提供了具体要求和建议。
1.4 本测试方法中描述的表面裂纹、实验室规模样本的测试可以更准确地了解存在表面裂纹的情况下的全尺寸结构性能。提供的建议有助于确保测试方法和数据适用于预期目的。
1.5 本测试方法规定了用于研究目的和协助结构评估的表面裂纹测试和分析的一致方法。这里描述的方法利用基于约束的框架 (1, 2)2 来评估表面裂纹的断裂行为。注 1——基于约束的框架。在此测试方法中，约束用作裂纹尖端附近三维应力和应变场的描述符，其中泊松效应引起的材料收缩可能会被抑制，从而产生升高的拉伸力。压力状态 (3, 4)。 （请参阅术语、意义和使用中的进一步讨论。）当描述此应力状态或约束的参数与裂纹尖端应力幅度（K 或 J）的标准测量一起使用时，所得的双参数表征拓宽了能力断裂力学准确预测裂纹在更广泛的载荷下的响应。双参数方法可以更完整地描述裂纹扩展开始时的裂纹尖端条件。约束对测量的断裂韧性的影响取决于材料，并受裂纹尖端应力应变状态对材料特定的微机械失效过程的影响所控制。使用这种测试方法进行的表面裂纹测试可以帮助量化材料对约束效应的敏感性，并确定材料韧性与基于约束的断裂表征的相关程度。
1.6 该测试方法提供了一个定量框架，将测试样本条件分类为三种状态之一：（I）线弹性状态，（II）弹塑性状态，或（III）场塌陷状态。基于这种分类，提供了分析技术和指南，以确定适用于线弹性状态（K 或 J）或弹塑性状态（J）的裂纹尖端参数，以及相关的约束参数。提供了在韧性约束轨迹背景下评估测试数据的建议 (2)。对于拉伸载荷，可以使用称为 TASC V1.0.2（表面裂纹分析工具）的计算机程序来执行第 9 节“结果分析”中的分析评估。当样本中的广泛塑性变形消除了断裂力学中可识别的裂纹前场时，用户可以使用其他资源来评估现场塌陷状态下的测试样本。注 2——TASC。计算机程序 TASC 可在 https://software.nasa.gov/software/MFS-33082-1 或 https://sourceforge.net/projects/tascnas/ 上免费获取。 TASC 的使用减轻了用户为弹塑性状态下执行的每个测试执行独特的弹塑性有限元分析的负担。就本标准而言，TASC 计算等同于有限元分析结果。 TASC 用户应遵循附件 A6 中的方法来建立分析材料属性输入。参考文献 (5、6、7、8) 中提供了有关 TASC 的开发、验证和确认的文档。
1.7 本试验方法中描述的试样设计和试验程序可应用于表面裂纹的评估。 1 本试验方法由 ASTM 疲劳和断裂委员会 E08 管辖，并由断裂力学小组委员会 E08.07 直接负责。当前版本于 2019 年 11 月 15 日批准。2020 年 1 月发布。最初于 2013 年批准。上一版本于 2015 年批准为 E2899 – 15。DOI：10.1520/E2899-19E01。 2 括号中的黑体数字指的是本测试方法末尾的参考文献列表。版权所有 © ASTM International，100 Barr Harbor Drive，PO Box C700，West Conshohocken，PA 19428-2959。美国 本国际标准是根据世界贸易组织贸易技术壁垒（TBT）委员会发布的《关于制定国际标准、指南和建议的原则的决定》中确立的国际公认的标准化原则制定的。 in 焊缝；然而，本测试方法中描述的用于分析测试测量的方法可能不适用。焊缝断裂试验通常具有超出该试验方法数据分析范围的复杂特征，包括残余应力、微观结构变异和不均匀强度的影响。这些影响将影响测试结果，在解释测量量时必须考虑这些影响。
1.8 本试验方法不适用于测试钢在解理状态下的表面裂纹。此类测试超出了本测试方法的范围。使用 C(T) 和 SE(B) 样本评估铁素体钢在延性脆性区域的解理断裂韧性的方法可参见测试方法 E1921。
1.9 单位——以 SI 单位表示的值应被视为标准。括号中给出的值仅供参考。
1.10 这种做法可能涉及危险材料、操作和设备。本标准并不旨在解决与其使用相关的所有安全问题（如果有）。本标准的使用者有责任建立适当的安全、健康和环境实践，并在使用前确定监管限制的适用性。
1.11 本国际标准是根据世界贸易组织贸易技术壁垒（TBT）委员会发布的《关于制定国际标准、指南和建议的原则的决定》中确立的国际公认的标准化原则制定的。

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