【资料】材料在静载下的缺口强度试验

材料在进行缺口拉伸试验时，可出现3种情况



缺口试样塑性变形时应力分布情况

(1)材料在制成缺口试样进行拉伸时，缺口根部只有弹性变形而失去了塑性变形能力，这时缺口截面上的应力分布如图2-8中的曲线1所示。断口形貌如图2-9(a)所示。

(2)在缺口根部可发生少量塑性变形，这时最大轴向应力SLmax已不在缺口顶端的表面处，而是位于塑性变形区和弹性区的交界处，如图2-8中的曲线2、3所示。断口形貌如图2-9(b)所示。

(3)如果材料的断裂抗力远远高于屈服强度，则随着载荷的增加。塑性区可以不断向试样中心扩展，位于弹塑性交界处的最大轴向应力SLmax也相应地不断向中心移动，如塑性变形能扩展到试样中心，即出现沿缺口截面的全面屈服。此时SLmax出现在试样中心位置，如右图中曲线6所示。断口形貌如图2-9(c)所示。

材料在缺口静拉伸时的力学行为，可概括地用图2-10a表示。对塑性好的材料，缺口使材料的屈服强度或抗拉强度升高，但塑性降低，是谓“缺口强化”。但这种强化是以缺口的净截面积计算的并与同样截面的光滑试样相比较，如果与包括缺口深度的原始总面积的光滑试样比较，断裂载荷总是较低的。缺口试样的强度不会超过光滑试样强度的三倍。另一方面，对于脆性材料，由于缺口造成的应力集中，不会因塑性变形而使应力重新分布，因此缺口试样的强度只会低于光滑试样，如图2-10b所示。





通常用缺口强度比NSR(Notch Strength Ratio)作为衡量静拉伸下缺口敏感度指标：



NSR越大缺口敏感度越小，对于脆性材料如铸铁，高碳工具钢，其NSR<1，说明这些材料对缺口是很敏感的。利用缺口拉伸试验还能查明光滑拉伸试样不能显示的力学行为。

缺口静弯试验
光滑试样的静弯试验主要用来评定工具钢或一些脆性材料的力学性能，而缺口试样的静弯试验则用来评定或比较结构钢的缺口敏感度和裂纹敏感度。


如图2曲线下所包围的面积表示试样从变形到断裂的总功。总功由三部分组成：
(1)只发生弹性变形的弹性功Ｉ;
(2)发生塑性变形的变形功以面积Ⅱ表示；
(3)在达到最大载荷Pmax时试样即出现裂纹，如果裂纹是缓慢扩展至断裂，则静弯曲线沿图中虚线变化，如果裂纹到截荷P点时开始迅速扩展，则引起载荷急剧降低，随后相继有一些小的台阶出现，直至试样完全破断。这一部分功以面积Ⅲ表示，一般叫作撕裂功。在这3部分功中以撕裂功最为重要，通常以撕裂功的大小或者以Pmax/P的大小来表示裂纹敏感度。