三点弯曲支座断裂韧性树脂

⑴ 三点弯曲试验和四点弯曲的区别试验

三点弯曲试验机和四点弯曲试验机的区别：（1）加载方式不同。（2）抗弯强度不同。
三点弯曲定义：
测量材料弯曲性能的一种试验方法。将条状试样平放于弯曲试验夹具中，形成简支梁形式，支撑试样的两个下支撑点间的距离视试样长度可调，而试样上方只有一个加载点。
四点弯曲定义：
测量材料弯曲性能的一种试验方法。将条状试样平放于弯曲试验夹具中，形成简支梁形式，支撑试样的两个下支撑点间的距离视试样长度可调，试样上方有两个对称的加载点。
抗弯强度：试样弯曲断裂前达到的最大弯曲力，按照加载方式和试样形状，抗弯强度有不同的计算方式。对于宽度为b，高度为h的矩形试样
三点弯曲公式：S=3FL/2bh?2;
四点弯曲公式：S=FL/bh?2;（美国标准）

⑵ 三点弯曲测试能够得到哪些物理量

拉伸：最大力、拉伸强度、断裂伸长率、弹性模量等
弯曲：最大力、弯曲强度、挠度、弹性模量等
压缩：最大力、压缩强度、屈服强度、弹性模量等

⑶ 断裂韧性的测试方法

测试试样表面先抛光成镜面，在显微硬度仪上，以10Kg负载在抛光表面用硬度计的锥形金刚石压头产生一压痕，这样在压痕的四个顶点就产生了预制裂纹。根据压痕载荷P和压痕裂纹扩展长度C计算出断裂韧性数值（KIC）。 计算公式为：
E为杨氏模量，例如对于Si3N4系统一般取300GPa。公式中载荷P单位为N, 裂纹长度C单位为mm, 显微硬度HV单位为GPa。
目前国内常用的断裂韧性试样有两种：
1）三点弯曲试样SE（B）
2）紧凑拉伸试样C（T） 在试样中间开一裂纹，通过三点或四点抗弯断裂测试，计算材料的断裂韧性。
·IM法比SENB法简便经济，但测得的数据不如SENB法可靠；
·SENB法是普遍公认的标准测试方法；
·为了实际方便，要对IM法测试公式修正，使结果更接近SENB法。

⑷ 岩石断裂韧度的K_ⅠC测试方法

1970年以来，断裂力学已开始应用到岩石力学中，开始是应用断裂力学的试验方法来研究岩石的断裂过程，以后大量的研究工作都集中在岩石断裂韧度的测试上。断裂韧度是材料的一种固有属性，它表示材料抵抗裂纹扩展的能力，也就是处于极限状态的应力强度因子。岩石断裂力学的理论和试验表明，岩石K_ⅠC确实存在。但由于岩石材料和金属材料无论在结构上还是在破坏机理上都有很大的不同，因此岩石的K_ⅠC测试方法不能完全套用金属材料的K_ⅠC测试方法与规范。

（1）岩石试件最小尺寸达260mm，给试验带来很大困难。这是因为岩石的晶粒尺寸为毫米级，而晶粒尺寸与试件尺寸和裂纹尺寸需保持一定的关系，以满足均质性要求。一般要求平均晶粒尺寸远小于试件尺寸和裂纹尺寸，但目前尚未建立定量关系。

（2）按金属规范，在疲劳预裂中，当K_Imax/K_ⅠC≤0.6时，几乎无法引发岩石裂纹的预裂。它常常在K_Imax/K_ⅠC=0.8～0.95之间时才产生。因此在进行岩石断裂韧度测试中，需要进行岩石颗粒直径、弹性模量、抗拉强度等力学性质的测定。

（3）试验前的裂纹长度（包括预裂部分）往往小于0.45～0.55W范围（W为试样宽度）。

（4）岩石的均质性比金属差，天然岩石具有定向的构造裂隙和随机分布的节理和裂纹，且岩石性状与地压因素关系密切。此外岩石性质还受地下水、地温、热力成岩作用等的影响。

由上可见，必须结合岩石破裂机理来研究岩石的断裂韧度。1984年，国际岩石力学学会（ISRM）专门成立了岩石K_ⅠC测试小组，着手制定岩石K_ⅠC测试规范。我国也于同年召开了岩石K_ⅠC测试方法座谈会。近年来我国已对花岗岩、大理岩、砂岩、流纹岩等多种岩石进行了K_ⅠC测试。

通常用于测定岩石断裂韧度的方法有以下几大类：短圆棒试件、扭转试验、梁的弯曲试验和圆盘试验。其中，梁的三点弯曲试验常被采用。具体来讲，曾被用来测试岩石Ⅰ型断裂韧度的方法及试样类型有：中心直裂纹试样（CSCBD）、单边切槽裂纹试样（SECBD）、不预制裂纹的巴西圆盘测试（BDT）、修正的圆盘测试（MRT）、压痕试验（IT）、径向裂纹环状试验（RCRT）、修正环状试验（MRT）、单边切槽半圆盘三点弯试样（HDB）、环形盘紧凑拉伸试样、轴向切槽圆棒压缩开裂试验（ACRBC）、单边切槽圆棒弯曲试验（SENRBB）、环向切槽圆棒弯曲试验（CNRBB）、环向切槽圆棒离心加载试验（NRBEL）、环向切槽圆棒拉伸试验（CNRBT）、预制裂纹空心筒内压测试或爆破测试、单边直裂纹三点弯曲梁测试（SC3PB）、单边直裂纹四点弯曲梁测试（SC4PB）、双扭测试（DT）、双悬臂梁撕裂试验（DCB）、紧凑拉伸试验（CT）、边切槽圆盘劈裂试验（END）、厚壁圆筒试验（TWC）、点荷载试验等。

迄今为止，岩石Ⅰ型断裂韧度测试较为常用的试样类型主要有：单边直裂纹三点弯曲梁试样（SC3PB）、V形切槽三点弯曲圆梁试样（CB）、V形切槽短棒试样（SR）、V形切槽巴西圆盘试样（CCNBD）。此外，紧凑拉伸试验（CT）、单边切槽圆棒弯曲试验（SENRBB）及双扭测试（DT）、厚壁圆筒试验（TWC）等方法也被广泛采用。

随着岩石断裂韧度测试方法不断涌现，岩石断力学及断裂韧度测试方法研究已经越来越成为岩石力学界和工程学界研究的热点。然而各种不同的测试方法所得的断裂韧度值存在较大差异，相互之间可比性差，这样就不利于获取可靠的岩石断裂韧度值。因此，迫切需要研究建立标准的岩石断裂韧度测试方法，以获得统一可靠的岩石断裂韧度值。

为了提供一些能够较理想地测出岩石断裂韧度值的试验方法，美国材料与测试协会（ASTM）于1984年提出了单边直裂纹三点弯曲梁试样（图7-7（a）），并给出了相关的几何尺寸及计算方法。另外，国际岩石力学学会（ISRM）也先后提出了两种用于测定岩石断裂韧度的建议方法，共有三种试样类型：1988年推荐的V形切槽三点弯曲圆梁试样（图7-7（b））、V形切槽短圆棒试样（图7-7（c））和1995年提出的V形切槽巴西圆盘试样（图7-7（d））。

图7-7 岩石Ⅰ型断裂韧度建议测试方法试样类型及加载示意图

利用单边直裂纹三点弯曲梁进行岩石断裂韧度测试时，尺寸要求如下：

岩石断裂与损伤

试验要求记录F-Δ（加载点位移）或F-v（裂纹嘴张开位移）；加载速率应使应力强度因子的增加量控制在100～500kg·mm^3/2之内；重要的是求裂纹扩展时的载荷和裂纹长度。当采用人工切口进行断裂试验时，临界载荷一般采用最大值，裂纹长度等于人工切口长，各种参数较易确定。当采用预制裂纹试件时，裂纹长度在我国采用染色法测定，在国外大部分采用柔度标定法确定，即在一组同一材料的三点弯曲试样上分别切出不同长度的窄槽作为裂纹，对每个试样记录F-v曲线，如图7-8（a），利用曲线初始部分的斜率可求出柔度c=Δv/ΔF，由不同裂纹长度作出c-a曲线，如图7-8（b）所示，即可由不同瞬时的c反推相应的裂纹长度。在预裂试样中，用降低5%的割线确定临界载荷。条件断裂韧度K_Q按式（7-10）计算：

岩石断裂与损伤

式中：F_Q为临界载荷。

图7-8 三点弯曲试样的F-v曲线和c-a曲线

人们利用三点弯曲试样测得：灰岩K_ⅠC=6.65MPa·m^1/2，闪长岩K_ⅠC=1.076MPa·m^1/2，玄武岩K_ⅠC=2.31MPa·m^1/2，细粒正长岩K_ⅠC=15MPa·m^1/2。

图7-7（b）为三点弯曲圆梁试样（chevron notched three-point bend round bar specimen——CB），具有基于岩心的特色，因此很快就得到了岩石力学界的广泛认可。但用三点弯曲试样对较硬的岩石（如大理岩、花岗岩等）试验后进行非线性修正时，修正后的断裂韧度反而小于未进行修正的，这显然是不合理的。其原因一方面是与试件形状有关，另一方面与岩石颗粒尺寸有关。三点弯曲试件的临界裂纹长度a_c与起始裂纹长a₀之差比下面介绍的短棒试件小。对像花岗岩一样的晶粒岩石，裂纹的前沿呈折线形，且偏离中线。用三点弯曲试件做断裂试验时，当裂纹从V形切口尖端“砰入”时，往往达到或超过a_c，造成在试验时载荷-载荷点位移曲线在载荷较低时就发生弯曲，非线性加大，非线性修正时的临界载荷值偏低，造成修正后的断裂韧度反而小于未进行修正的。

1977年Barker提出用短棒试验法测定岩石的平面应变断裂韧度，该方法的最大特点是试件不需要预制疲劳裂纹，试验只需测定一个载荷数据即能求出K_ⅠC。特别适用于脆性材料K_ⅠC的测试。Barker短棒试验法试样是圆柱形的，沿轴向在试样中间切一细槽，槽底部呈倒V字形，如图7-7（c）所示，一般取W=1.45D。

试验时在圆柱端面开槽处垂直于槽面加载荷F，当F达到一定值后，槽底尖根处首先出现裂纹，并随F值的增大，裂纹逐渐扩展，尺寸a也不断扩大，当裂纹扩展到某一临界值时，开始进入失稳扩展阶段，载荷F逐渐减小，其最大值为临界状态的载荷F_Q，此时裂纹长度为a_c。

断裂韧度的计算公式为

岩石断裂与损伤

式中：a₀为裂纹尖端到顶部长；D为短棒试件直径；W为试件高度；F_Q为临界载荷。

Barker对各种钢和铝合金试件所做试验表明：短棒试验测出的K_ⅠC比标准三点弯曲试验的测定值略低。据此，人们测出粉砂岩在干燥岩样情况下的K_ⅠC=0.728MPa·m^1/2；在饱和水中K_ⅠC=0.442MPa·m^1/2。花岗岩K_ⅠC=1.97MPa·m^1/2，大理岩K_ⅠC=1.87MPa·m^1/2。

V形（也称人字形）切槽巴西圆盘试样（cracked chevron notched Brazilian disc——CCNBD）如图7-7（d）所示。这种试样体积小，却有较高的临界载荷，同时该试样加载方便，对试验设备要求不高，允许较大的试样加工误差以及简单的试验程序。另外CCNBD试样避免了直裂纹巴西圆盘试样难于直接加工预制裂缝的困难，容易实现纯Ⅱ型或复合型的断裂模式的加载。用CCNBD试样测定岩石断裂韧度K_ⅠC的计算公式如下：

岩石断裂与损伤

式中：K_ⅠC为Ⅰ型断裂韧度；F_max为试验中的最大载荷；B为试样厚度；D为试样直径；Y_min为试样的最小量纲为一的应力强度因子。Y_min可以通过数值计算先于试验获得。

由于量纲为一的应力强度因子Y_min作为关键的参数出现在断裂韧度测定公式中，所以必须要获取试样的高精度的应力强度因子。对CCNBD试样，许多学者用边界元法、柔度法进行了计算标定。在ISRM 1995方法中，给出了一个标准试样的各项参数，并给出了相应的最小量纲为一的应力强度因子值。

尽管CCNBD试样具有很多优点，但它是一种复杂的三维构形，不能按平面问题进行分析，其无量纲应力强度因子标定是较为困难的。此外，在进行动态断裂韧度的测试时，由于裂纹尖端难于构造应力奇异点，只能依靠命令进行手工构造，极大地增大了工作量，从而使得有限元方法将变得非常复杂而难以进行。在研究尺寸效应时，CCNBD试样的形状对于相似性条件也是不能满足的。

但是，由于圆盘试样具有很多优点，仍然受到研究者们的不断应用，并且具有很大的发展空间。除了CCNBD试件之外，还有不同种类的圆盘试件被用于测试岩石的Ⅰ型断裂韧度，如不带有裂缝的平台巴西圆盘试件（flattened Brazilian disc——FBD）和中心圆孔平台巴西圆盘试件（holed-flattened Brazilian disc——HFBD）、边切槽圆盘试件（edge-notched Brazilian disc——ENBD）、直槽式裂纹圆盘（cracked straight-through Brazilian disc——CSTBD）、槽孔组合式裂纹圆盘试件（holed-cracked flattened Brazilian disc——HCFBD）。岩石圆盘试件中心裂纹的加工是有相当难度的，尤其制作裂缝宽度小于0.5mm的裂缝是岩石试件制作的难题。

上述几种建议测试方法经测试检验具有较好的一致性和可比性，大量测试结果统计分析可知：测得的岩石断裂韧度值分布在较为合理的误差范围内，受到国际岩石断裂力学界的广泛认可，现今已成为岩石断裂韧度测试研究的规范和标准。几种建议测试方法也各有其优缺点，适用范围也各不相同，见表7-4。因此，需要进一步比较和修正，使之更加完善。

表7-4 岩石Ⅰ型断裂韧度测试建议方法比照表

随着岩石断裂韧度建议测试方法的提出，国际上岩石断裂韧度测试研究已初步形成统一的规范。目前国内外测试所选用的岩性多集中在花岗岩、砂岩、大理岩、灰岩和辉长岩等，这些不同岩性的岩石Ⅰ型断裂韧度值差异较大，且测得的断裂韧度值离散程度也各不相同。对同一种岩性的岩石，采用不同测试方法和试样类型所得到的Ⅰ型断裂韧度值存在较大差异，即使采用同一种测试方法所得到的断裂韧度值也有较大离散性。这说明：尽管已有的建议测试方法都考虑了对测试结果进行非线性修正，但其修正后的Ⅰ型断裂韧度值仍因差异较大而难以相互验证。因此岩石断裂韧度测试仍然是今后研究的重点。

⑸ 尼龙常温下会和环氧树脂反应吗

金属的腐蚀一直是困扰着社会与经济发展的一个严重问题，金属保护涂层往往作为最为经济实用的保护措施被广泛应用在金属防腐上。本文通过使用尼龙-6对环氧树脂进行共混改性，试图在解决环氧树脂固化物的机械性能较差等一系列问题的同时，保证环氧树脂材料本身优异性能。
环氧树脂、酚醛树脂和不饱和聚酯树脂目前被称为三大通用型热固性树脂，它们目前是热固性树脂中用量最大、应用最广泛的种类。环氧树脂中含有独特的环氧基，以及羟基、醚键等活性基团和极性基团，因而具有许多优异的性能。与其他热固性树脂相比较，环氧树脂的种类和牌号最多，性能各异。环氧树脂固化剂的种类更多，再加上众多的促进剂、改性剂、添加剂等，可以进行多种多样的组合和组配。从而能获得各种各样性能优异的、各具特色的环氧固化体系和固化物。几乎能适应和满足各种不同使用性能和工艺性能的要求。
然而由于环氧树脂与固化剂的加成反应是放热反应，在反应过程中将发生体积收缩，将会造成收缩应力。另一方面，由于环氧树脂与环氧树脂接触的材料膨胀系数不同，在温度变化时，界面会产生热应力。如果配方体系的韧性与机械强度较差，其应力无法得到充分的传递而使应力消除，当其超过固化物的强度极限时，就将会造成不可逆的材料开裂现象。针对上述问题，科研人员开展了许多研究工作，主要集中在提高环氧树脂的断裂韧性和延展性上。目前zhong和guo研究了环氧树脂和醇溶性尼龙的混合物的混溶性和固化动力学。这些结果表明，尼龙和环氧树脂之间发生的混溶性水平和反应程度取决于共混物的组成成分。当环氧树脂是次要组分时，环氧乙烷环和尼龙的酰胺氮之间的亲核反应是主导反应。以环氧树脂为主要组分的组合物发生不同类型的固化反应，其特征表现出相对大的活化能。在m.bakar等人的通过加入蒙脱石和聚酰胺共混对环氧树脂进行改性的研究中，他发现添加2％蒙脱石或5％聚酰胺相对于未改性环氧树脂而言，可以更好的改进冲击强度和临界应力强度因子。然而，发现在三点弯曲模式下测量的弯曲强度和韧性增加程度较小。

⑹ 平面应变断裂韧度K_ⅠC的测试

本节内容主要来源于ISO12737：2005《金属材料平面应变断裂韧度K_ⅠC试验方法》和GB/T4161-2007《金属材料平面应变断裂韧度K_ⅠC试验方法》。

图7-1 断裂韧度K_C随厚度B的变化

根据线弹性断裂力学，带裂纹体裂纹尖端附近的弹性应力场强度可用应力强度因子K（MPa·m^1/2）来度量。对Ⅰ型（张开型）裂纹的断裂准则为：当应力强度因子K_Ⅰ达到其临界值K_C时，裂纹即失稳扩展而导致断裂。K_C可由带裂纹的试件测得，它代表材料抵抗裂纹失稳扩展的能力，称为“断裂韧度”。试验表明，材料的断裂韧度K_C随试件厚度B变化，如图7-1所示。在试件厚度连到某一定值B₀后，断裂韧度不再随厚度变化，此时则认为裂纹尖端附近的材料处于平面应变状态，其对应的断裂韧度值称为“平面应变断裂韧度”，用符号K_ⅠC表示。显然，K_ⅠC为一材料常数。

一、试件

图7-2为标准三点弯曲试样，S为梁的跨度，B、W为横截面的宽和高，a为裂纹长度，（W-a）为韧带宽度或称韧带尺寸。图7-3为紧凑拉伸试样。

图7-2 标准三点弯曲试样

1.主要尺寸

为满足平面应变和小范围屈服的条件，要求B、a、（W-a）满足下式：

岩石断裂与损伤

式中σ_s为材料的屈服强度，根据σ_s/E值的不同可求出试样的最小厚度B_min和裂纹的最小长度a_min，最小尺寸如表7-1所示，我国标准采用：a/W=0.45～0.55。

图7-3 紧凑拉伸试样

表7-1 试样的最小厚度B_min和裂纹的最小长度a_min

2.裂纹的制作

一般采用铣削加工或线切割，用交变载荷预制疲劳引发裂纹，应满足下列要求：

（1）符合尖裂纹的要求：疲劳裂纹长度3～5mm（至少不小于1.5mm）。

（2）预制疲劳裂纹长度在0.025a的最后阶段，疲劳应力强度因子最大值满足：K_fmax＜0.6K_ⅠC。K_fmax＜0.00032E（MPam^1/2）（避免载荷过大钝化裂纹尖端）。

（3）保证疲劳裂纹的扩展：疲劳应力强度因子幅度ΔK≥0.9 K_fmax。

二、测试原理

为了测定K_ⅠC值，需要对带有裂纹的试件进行拉伸或弯曲试验，使裂纹产生Ⅰ型扩展。而K_ⅠC就是裂纹开始失稳扩展的临界点处所对应的应力强度因子值。采用合适的含裂纹试件，在试验面上加载，其应力强度因子K_Ⅰ可概括为如下形式：

K_Ⅰ=F·f（a）

式中：F为载荷；a为裂纹长度；f（a）为与试件形式、外形尺寸、加载形式有关的a的函数。根据上式，应有

岩石断裂与损伤

式中：F_Q为临界载荷；a_Q为临界裂纹长度。显然，只要从试验中测定F_Q和a_Q，即可得到K_ⅠC。

在理想平面应变条件下，裂纹前缘处的材料处于三向拉伸应力状态，呈现良好的脆性。这时，只要裂纹一开始扩展，就会导致失稳断裂，也就是说，开裂点即为失稳点，临界裂纹长度a_Q等于初始的裂纹长度a。但是，对于工程平面应变条件而言，由于试件表面附近平面应力状态的影响，裂纹开始扩展后经过一个较短的稳定扩展阶段才失稳断裂，开裂点并非失稳点。为消除侧表面附近平面应力状态所造成的塑性影响以测得作为材料常数的K_ⅠC，应取开裂点作为临界点。但是，精确地测定开裂点是困难的，所以，在K_ⅠC试验方法中，对于明显地存在裂纹稳定扩展阶段的情况，取裂纹等效扩展2%所对应的点（条件开裂点）作为临界点来确定F_Q，而a_Q则近似地采用初始裂纹长度a。

三点弯曲试样，GB/T4161-2007推荐采用的应力强度因子计算公式为

岩石断裂与损伤

表7-2列出了三点弯曲试样在a/W=0.45～0.55时的f（a/W）值，可方便查用。

表7-2 三点弯曲试样的f（a/W）数值表

对于紧凑拉伸试样，应力强度因子由下式计算：

岩石断裂与损伤

表7-3列出了紧凑拉伸试样在a/W=0.45～0.55时的f（a/W）值。

表7-3 紧凑拉伸试样的f（a/W）值

续表

三、测试装置

不同试样的加载方法不同，三点弯曲试样的测试装置如图7-4所示，试验机为试样提供支承和载荷，载荷信号和引伸计信号通过控制器与计算机连接，可得到载荷与切口位移的关系曲线。

图7-4 试验装置示意图

四、实验步骤

1.试样制备

（1）裂纹面取向应严格按GB/T4161—2007标准进行。在实际构件中取样时，试件的裂纹取向应与构件中最危险的裂纹方向一致。

（2）试件厚度B可根据式（7-1）选择。

（3）取同炉批料加工2～3件常规拉伸试件，供测σ_s用，且必须和K_ⅠC试件同炉热处理。

（4）试件粗加工和热处理后，再进行精加工，其最后尺寸和表面光洁度严格按GB/T4161—2007规定执行。

（5）小试样用线切割机制出切口，切口根部圆弧半径小于0.08mm。

2.预制疲劳裂纹

为了模拟实际构件中存在的尖锐裂纹，使得到的K_ⅠC数据可以对比和实际应用，试件必须在疲劳试验机上预制疲劳裂纹。其方法是：先用线切割机在试样上切割8mm长的机械切口，然后在疲劳试验机上使试样承受循环交变应力，引发尖锐的疲劳裂纹，约为2mm。

将试件打磨一遍，去掉表面油垢。在中心机械切口两侧各7.5mm处划线，用以标记放在疲劳试验机上；分别在两侧的机械切口前沿2mm处划线，用以观察其后疲劳裂纹生长到此线。预制疲劳裂纹时，应仔细监测试样两侧裂纹的萌生情况，避免两侧裂纹不对称发展。

3.测定条件

（1）试件厚度应在疲劳裂纹前缘韧带部分测量三次，取其平均值作为B。测量精度要求0.02mm或0.1%B，取其中较大者记录。

（2）试件高度应在切口附近测量三次，取其平均值作为W，测量精度要求0.02mm或0.1%W，取其中较大者记录。

4.试验程序

（1）在试件上粘贴刀口以便能安装夹式引伸计，刀口外线间距不得超过22mm，安装夹式引伸计时要使刀口和引伸计的凹槽配合好。

（2）按图7-4安装三点弯曲试验支座，使加载线通过跨距S的中点，偏差在1%S，而且试样与支承辊的轴线应成直角，偏差在±2°以内。

（3）标定夹式引伸计。

（4）开动试验机，缓慢匀速加载，一般试验机速度为0.5～2mm/min，以使K_Ⅰ的增长速率不至太快，保证应力强度因子的增长速率在0.55～2.75MN·m^-3/2/s之间。加载至试样明显开裂，停机。记录载荷F和刀口张开位移V之间的曲线。

（5）取下夹式引伸计，开动试验机，将试样压断，停机取下试样。

（6）记录试验温度和断口外貌。

五、实验结果的分析及处理

1.裂纹失稳扩展时的临界载荷F_Q

由于试样厚度与材料韧性不同，试验所得F-V曲线主要有三种类型，它们分别对应于三种断口外貌（图7-5）。

图7-5 三种典型的F-V曲线

F_Q则由下述方法确定：在试验中自动记录载荷F随试件切口边缘（裂纹嘴）处两个裂纹表面的相对位移V的变化曲线，即F-V曲线，以对初始线性段斜率下降5%的割线与F-V曲线交点处对应的载荷F₅作为取得F_Q的依据。如果在载荷达到F₅曲线各点载荷均小于F₅，则取F_Q=F₅，可以证明，这样的临界载荷大致对应于裂纹产生2%的等效扩展，这种情况对应着试件表面附近的平面应力状态存在显著影响。如果载荷达到F₅前曲线各点对应载荷的最大值大于或等于F₅，则取这个载荷最大值作为F_Q，这种情况接近于理想平面应变状态。

简单地讲，从F-V曲线图上确定F_Q的方法是：先从原点O作一相对直线OE部分斜率减少5%的直线来确定裂纹失稳扩展载荷F_Q，直线与F-V曲线的交点为F₅，如果在F₅之前没有比F₅大的高峰载荷，则F_Q=F₅（图7-5曲线Ⅰ）；如果在F₅之前有一个高峰载荷，则取这个高峰载荷为F_Q（图7-5曲线Ⅱ和曲线Ⅲ）。

2.测定裂纹长度a

与临界载荷F_Q对应的裂纹长度a_Q，计算时可取初始裂纹长度a，直接从断后试样上量出。试样断裂后，可观察到裂纹长度沿厚度B方向呈弧状形，如图7-6所示。

为了能利用前述应力强度因子公式（公式中的a是对应着平直前缘裂纹的长度）计算试样的K_ⅠC，需要确定与试样的实际前缘裂纹相等效的平直前缘裂纹长度a。可取等效平直前缘裂纹长度：

岩石断裂与损伤

图7-6 裂纹前缘长度

式中：a₂、a₃、a₄分别为沿厚度方向B/4、B/2、3B/4处的裂纹长度。

3.计算条件断裂韧性K_Q并判断其有效性

将F_Q、a代入K_Ⅰ表达式中进行计算，得到的K_Ⅰ称为“条件断裂韧度”，记为K_Q。至于K_Q是否为该材料的K_ⅠC，需检查下面两个条件：

岩石断裂与损伤

若两个条件均满足，则所求得的K_Q即为材料的平面应变断裂韧度K_ⅠC。否则试验结果无效，须加大尺寸重新测试（一般取1.5倍大试样），直到两个条件均满足。

4.试验报告

一般的试验报告要求具有下述内容：

试样编号、类型、裂纹面取向；材料的原始状态和屈服强度；试样厚度B、宽度W等；预制疲劳裂纹的条件；裂纹长度值a₂、a₃、a₄；试验温度、相对湿度、用K_Ⅰ表示的加载速率；P-V曲线及有关计算；断口外貌特征；K_ⅠC的有效性条件或K_Q不能作为K_ⅠC的原因。

⑺ 材料的三点弯曲强度就是其弯曲强度吗弯曲强度与拉伸强度有什么关系

材料的三点弯曲强度指的就是弯曲强度,一头一尾两支点加中间一个压点.弯曲强度与拉伸强度是二个不同的机械性能项目,弯曲强度是抗翘曲性,拉伸强度是抗伸展性.

⑻ 三点弯曲和四点弯曲方案的优缺点

三点抗折加载方式简单，但由于加载方式集中，弯曲分布不均匀，某处部位的缺陷可能显示不出来，达不到效果，四点弯曲则弯矩均匀分布，试验结果较为准确，但是压夹结构复杂，工业生产中较少使用。

⑼ 怎么解释树脂的弯曲强度

12-24MPa。树脂在高温下能保持较高的强度，它在200℃时的弯曲强度达24MPa左右，在250℃下弯曲强度和压缩强度仍有12-13MPa，树脂的刚性较大，尺寸稳定性好，线胀系数较小。树脂不仅具有较高的耐高温性，而且具有高强度、高模量、高断裂韧性以及优良的尺寸稳定性。