苗 張 木1 王 振 宇2
（1．武漢理工大學(xué) 交通學(xué)院， 武漢市余家頭， 430063； 2．舞陽(yáng)鋼鐵有限責(zé)任公司 科技部，河南舞鋼市，462500）
摘要：介紹了CTOD的概念、CTOD試驗(yàn)方法；介紹了CTOD試驗(yàn)應(yīng)用于厚鋼板及其焊接接頭韌性評(píng)定的幾個(gè)主要領(lǐng)域：焊接工藝評(píng)定、海洋平臺(tái)建造、FPSO的斷裂與安全性評(píng)估、鋼箱梁建造、厚鋼板的工廠認(rèn)證和產(chǎn)品認(rèn)證等；最后簡(jiǎn)要談了CTOD試驗(yàn)的主要特點(diǎn)。
1.引言
目前，海洋石油平臺(tái)、鋼結(jié)構(gòu)橋梁、大型船舶（如FPSO）等許多鋼結(jié)構(gòu)呈大型化、厚壁化的趨勢(shì)，且越來(lái)越多地采用中高強(qiáng)度鋼。在這些大型厚壁鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)建造過(guò)程中，存在一個(gè)與強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性同等重要的問(wèn)題 厚鋼板及其焊接接頭的韌性控制。所謂韌性，是指材料在彈塑性變形直至斷裂全過(guò)程中吸收能量的能力，它是強(qiáng)度和塑性的綜合表現(xiàn)[1，2]。如所周知，母材和焊接接頭的韌性不足，是焊接結(jié)構(gòu)破壞的主要原因。日本機(jī)械工程學(xué)會(huì)在20世紀(jì)60年代統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，在焊接結(jié)構(gòu)破壞事故中，疲勞破壞占61%，脆性斷裂占15%，因焊接裂紋引起的事故占13 %[3]�？梢�(jiàn)89%的焊接結(jié)構(gòu)破壞事故與材料和焊接接頭的韌性不足密切相關(guān)。厚鋼板越厚，韌性問(wèn)題越突出。這是因?yàn)殇摪搴穸却罅艘院螅捎诮饘賹W(xué)冶金因素的影響，其韌性必定會(huì)有所下降[1]。從力學(xué)上看，厚鋼板內(nèi)部呈三軸應(yīng)力狀態(tài)，這種應(yīng)力狀態(tài)會(huì)使材料不容易發(fā)生塑性變形而容易呈現(xiàn)脆性斷裂。另外，鋼的強(qiáng)度與韌性往往呈現(xiàn)二律背反，鋼的強(qiáng)度提高后，其韌性往往會(huì)降低[3]（目前已經(jīng)有既能提高強(qiáng)度又能提高韌性的細(xì)化晶粒方法來(lái)制造超細(xì)晶粒鋼，但規(guī)�；a(chǎn)可能有待時(shí)日）。厚鋼板焊接后，其焊接接頭厚度大，焊接缺欠（如微裂紋、夾渣、氣孔、未熔合等等[3]）比較容易發(fā)生，導(dǎo)致厚鋼板焊接接頭韌性明顯降低。因此，準(zhǔn)確評(píng)定厚鋼板母材的韌性，準(zhǔn)確評(píng)定厚鋼板焊接接頭的韌性，對(duì)于大型厚壁鋼結(jié)構(gòu)的防裂防斷，確保其安全性，十分重要。
夏比（Charpy）沖擊試驗(yàn),廣泛用于材料驗(yàn)收和焊接接頭的工藝評(píng)定。應(yīng)當(dāng)說(shuō)，對(duì)于較薄的鋼板及其焊接接頭，它簡(jiǎn)便、有效。但是，對(duì)厚鋼板，特別是對(duì)厚鋼板焊接接頭，直接運(yùn)用夏比沖試驗(yàn)的結(jié)果，是偏于危險(xiǎn)的。僅用夏比沖擊試驗(yàn)進(jìn)行材料驗(yàn)收、評(píng)定焊接接頭的韌性，可能會(huì)在結(jié)構(gòu)中留下安全隱患。因?yàn)樵诤皲摪搴附咏宇^中取夏比沖擊試樣，采用的是“厚板薄取，分層取樣”方法。例如，對(duì)厚度為60mm～100mm的焊接接頭，GB2649-1989[4]規(guī)定沿厚度方向取三個(gè)試樣（10mm×10mm×55），這在本質(zhì)上相當(dāng)于先把厚鋼板焊接接頭中材料原本所處的三軸應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槠矫鎽?yīng)力狀態(tài)后，再來(lái)測(cè)韌性，所得的韌性結(jié)果自然會(huì)偏高較多。一個(gè)典型的例子是，“船體上的厚鋼板會(huì)發(fā)生90%以上結(jié)晶斷口的脆斷，而從這種船板上取下的小試樣在整體屈服之后發(fā)生完全纖維斷口的韌斷” [1]。另一個(gè)典型的例子是1950年，美國(guó)北極星導(dǎo)彈固體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)殼體在實(shí)驗(yàn)發(fā)射時(shí)發(fā)生爆炸，所用的材料是屈服極限為1400MPa的超高強(qiáng)度鋼，按V型夏比沖擊試驗(yàn)的結(jié)果卻是合格的[3]。
另外，夏比沖擊試驗(yàn)的韌性值，不能直接與結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的設(shè)計(jì)應(yīng)力聯(lián)系起來(lái)，無(wú)法指導(dǎo)設(shè)計(jì)，不能用于進(jìn)行結(jié)構(gòu)的安全性分析。
比較起來(lái)，裂紋尖端張開(kāi)位移試驗(yàn)（CTOD試驗(yàn)）取樣，按國(guó)際上通用的規(guī)范BS7448[5,6,7], 可以按實(shí)際厚度制作試樣（即全厚度試樣）。這樣，既保存了原結(jié)構(gòu)（板厚）尺寸效應(yīng)，又很好地模擬實(shí)際的焊接條件，所測(cè)得的韌性將比較準(zhǔn)確，可靠。這是CTOD試驗(yàn)優(yōu)于夏比沖試驗(yàn)的一個(gè)重要特點(diǎn)。
還有，CTOD試驗(yàn)所得的值δ，可以與斷裂應(yīng)力σ，斷裂尺寸a定量地聯(lián)系起來(lái)，因此可以運(yùn)用斷裂力學(xué)理論和計(jì)算方法，來(lái)計(jì)算工程結(jié)構(gòu)和構(gòu)件中已知尺寸的裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展斷裂所需的應(yīng)力，可以指導(dǎo)設(shè)計(jì)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的安全性分析。
2.CTOD概念與試驗(yàn)方法
CTOD
受載前(原始)裂紋 受載后裂紋
圖1 裂紋尖端張開(kāi)位移
2.1 CTOD的概念
CTOD即裂紋尖端張開(kāi)位移，是其英文名稱Crack Tip Opening Displacement 的首字母縮寫(xiě)，指的是裂紋體受張開(kāi)型載荷后原始裂紋尖端處兩表面所張開(kāi)的相對(duì)距離[8]（如圖1）。 CTOD值的大小，反映了裂紋尖端材料抵抗開(kāi)裂的能力。在試驗(yàn)中，把待測(cè)材料或焊接接頭做成帶有預(yù)制裂紋的試樣，加外載后，裂紋尖端處有一個(gè)張開(kāi)位移CTOD值，可以被測(cè)定。CTOD值越大，表示裂紋尖端材料的抗開(kāi)裂性能越好，即韌性越好；反之，CTOD值越小，表示裂紋尖端材料的抗開(kāi)裂性能越差，即韌性越差。
2.2 CTOD試驗(yàn)所用的主要儀器、設(shè)備
①微機(jī)控制高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)（或MTS試驗(yàn)機(jī)、Instron試驗(yàn)機(jī)；用于預(yù)制CTOD試樣的疲勞裂紋、二次疲勞）；
②微機(jī)控制電液伺服萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)（用于進(jìn)行CTOD主體試驗(yàn)，對(duì)試樣按一定加載速率進(jìn)行加載）；
③X-Y函數(shù)記錄儀（在CTOD主體試驗(yàn)中用來(lái)記錄載荷 裂紋嘴張開(kāi)位移曲線）；
④動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀（在CTOD主體試驗(yàn)中用來(lái)放大所感受到的載荷信號(hào)和裂紋嘴張開(kāi)位移信號(hào)）；
⑤引伸計(jì)檢定儀（用于標(biāo)定引伸計(jì)的位移）；
⑥標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀（用于標(biāo)定載荷傳感器的載荷）；
⑦拉壓傳感器（將載荷信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)）；
⑧微機(jī)控制線切割機(jī)床（用于加工裂紋）；
⑨讀數(shù)顯微鏡（進(jìn)行CTOD試樣的斷口測(cè)量）。
2．3試驗(yàn)裝置的連接
CTOD試驗(yàn)裝置連接示意圖如圖2所示。常溫CTOD試驗(yàn)照片如圖3，低溫CTOD試驗(yàn)裝置照片如圖4（文獻(xiàn)[8]推薦）。
拉壓傳感器
壓 頭
裂 紋
試 樣
動(dòng) 態(tài)
應(yīng)變儀
F-V 曲線
F
V
圖2 CTOD試驗(yàn)裝置示意圖
圖3 常溫 CTOD 試驗(yàn)照片
圖4 低溫 CTOD 試驗(yàn)照片
2．4試驗(yàn)主要步驟
試樣取樣加工
預(yù)制疲勞裂紋
加載，記錄F-V曲線，卸載
二次疲勞（或熱著色），壓斷試樣
斷口讀數(shù)測(cè)a0及Δa
計(jì)算特征CTOD值或擬合阻力曲線
試驗(yàn)報(bào)告
載荷，位移測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)定
試驗(yàn)主要步驟框圖如圖5。
圖5 CTOD試驗(yàn)主要步驟
2．5 CTOD 值計(jì)算
用三點(diǎn)彎曲試樣，在試驗(yàn)中測(cè)得有關(guān)數(shù)據(jù)后，可從下式計(jì)算CTOD 值［5］：
式中：δ為裂紋尖端張開(kāi)位移(CTOD)；δe為 CTOD的彈性分量；δp為 CTOD的塑性分量；F為施加的載荷；S為三點(diǎn)彎曲試樣的跨度；B為試樣厚度；W為試樣寬度；μ為泊松比；E為彈性模量；ao為原始裂紋的平均長(zhǎng)度［5］；f為三點(diǎn)彎曲情況下 (a0 /W)的函數(shù)；Vp為刀口間位移的塑性分量；σYS 為材料的屈服極限；Z為刀口厚度。
3.CTOD試驗(yàn)的主要應(yīng)用
下面的介紹主要針對(duì)厚鋼板（厚度≥50mm）及其焊接接頭。
3.1焊接工藝試驗(yàn)評(píng)定
過(guò)程如下：先確定擬采用的焊接工藝PWPS(Preliminary Welding Procedure Specification)，然后按PWPS焊接CTOD試板，制成試樣后，進(jìn)行CTOD試驗(yàn)。如試驗(yàn)結(jié)果合格，則擬用焊接工藝PWPS就成為正式焊接工藝規(guī)范WPS（Welding Procedure Specification)；如試驗(yàn)結(jié)果不合格，就修訂PWPS，再進(jìn)行新一輪CTOD試驗(yàn)。所謂合格與否，是將試驗(yàn)得到的CTOD特征值δ與規(guī)定的焊接接頭CTOD允許值δmin進(jìn)行比較，若δ≥δmin為合格，否則就不合格［9］。
CTOD
檢測(cè)評(píng)定
CTOD評(píng)定報(bào)告（CTOD PQR）
擬用焊接工藝
(PWPS）
編寫(xiě)焊接工藝規(guī)范
(WPS）
按PWPS焊接試板
合格
δ≥δmin
3.2海洋平臺(tái)建造
如今，國(guó)內(nèi)外對(duì)海洋鋼結(jié)構(gòu)厚鋼板焊接接頭CTOD試驗(yàn)有不少文獻(xiàn)報(bào)道，鋼板厚度各有不同。文獻(xiàn)「10」進(jìn)行了52毫米厚EH36鋼板焊接接頭的CTOD試驗(yàn)，文獻(xiàn)「11」進(jìn)行了60毫米厚NVF36/Z鋼焊板接接頭的CTOD試驗(yàn)，文獻(xiàn)「12」進(jìn)行了63.5毫米厚2H(Cr50)鋼板焊接接頭的CTOD試驗(yàn)，文獻(xiàn)「13」進(jìn)行了75毫米厚DH36鋼板焊接接頭的CTOD試驗(yàn)，文獻(xiàn)「14」進(jìn)行了80毫米厚2W(Cr50)鋼板焊接接頭的CTOD試驗(yàn)，文獻(xiàn)「15」報(bào)道了厚度為90毫米DH36鋼板的焊接接頭CTOD試驗(yàn), 更大厚度鋼板的焊接接頭CTOD試驗(yàn)未見(jiàn)國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)報(bào)道。但在國(guó)外，早在2002年就有90毫米厚高強(qiáng)鋼鋼焊接接頭的CTOD試驗(yàn)的報(bào)道「16」，
在海洋鋼制平臺(tái)中，焊接接頭（包括焊縫、熱影響區(qū)）CTOD韌性的允許值一般取δmin=0.25mm(0.01英寸)，也有的取δmin=0.15mm。
3.3 海上浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油船（FPSO）的斷裂與安全性評(píng)估
國(guó)際上對(duì)FPSO斷裂與安全性評(píng)估中，應(yīng)用了CTOD試驗(yàn)技術(shù)「17」。但在國(guó)內(nèi)FPSO的設(shè)計(jì)、建造領(lǐng)域，尚未查到這方面的文獻(xiàn)。這反映了國(guó)內(nèi)外CTOD試驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用廣度的不同。國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家在制造業(yè)中廣泛應(yīng)用CTOD試驗(yàn)。例如NORSOK Standard《Structural Steel fabrication》[18]要求厚度超過(guò)50毫米的鋼板，其焊接接頭要做CTOD試驗(yàn)。又如DET NORSKE VERITAS《Fabrication and Testing of offshore Structures》[19] 規(guī)定對(duì)屈服強(qiáng)度超過(guò)350MPa鋼板的焊接接頭，要做CTOD試驗(yàn)。但是國(guó)內(nèi)有關(guān)規(guī)范CTOD試驗(yàn)要求不夠明確。這可能會(huì)影響FPSO的使用安全性。舉例來(lái)說(shuō)，30萬(wàn)噸FPSO模塊支墩上部分鋼板厚度達(dá)60mm、80mm甚至120mm，由于板厚，焊接缺欠（如微裂紋、夾渣、氣孔、未熔合等等）比較容易發(fā)生。如果焊接接頭韌性較低（即抗開(kāi)裂的能力較差），其中的焊接缺欠（類裂紋）在交變應(yīng)力（由風(fēng)載、慣性載荷等引起）作用下很容易擴(kuò)展，模塊支墩的疲勞壽命就比較短。如果焊接接頭韌性較高，抵抗開(kāi)裂的能力較強(qiáng)，焊接缺欠（類裂紋）就不容易擴(kuò)展，模塊支墩就比較安全。因此，設(shè)計(jì)中應(yīng)對(duì)模塊支墩焊接接頭CTOD韌性設(shè)定一個(gè)合理的允許值，建造中應(yīng)對(duì)模塊支墩的焊接工藝進(jìn)行CTOD試驗(yàn)評(píng)定。目前，上海外高橋造船有限公司與武漢理工大學(xué)的合作項(xiàng)目“30萬(wàn)噸FPSO模塊支墩焊接接頭CTOD試驗(yàn)研究”正在進(jìn)行中。
圖6 不同厚度的CTOD試樣
應(yīng)當(dāng)指出，焊后熱處理對(duì)焊接接頭韌性的作用，應(yīng)作具體分析。著名焊接專家D.拉達(dá)伊[20]在談消除應(yīng)力退火問(wèn)題時(shí)說(shuō)過(guò)：“為避免在構(gòu)件表面與內(nèi)部之間產(chǎn)生過(guò)大的溫度差，加熱與冷卻均須緩慢進(jìn)行，否則由此而生的熱應(yīng)力可能會(huì)引發(fā)裂紋，殘余應(yīng)力的預(yù)期下降也會(huì)因產(chǎn)生了新的殘余應(yīng)力及變形而受到影響”�？梢�(jiàn)，第一，若加熱與冷控制不當(dāng)，會(huì)在構(gòu)件表面與內(nèi)部之間產(chǎn)生較大的溫度差，從而會(huì)產(chǎn)生新的熱應(yīng)力，這種新的熱應(yīng)力可能會(huì)引發(fā)裂紋。第二，構(gòu)件表面與內(nèi)部之間的溫度差會(huì)產(chǎn)生新的殘余應(yīng)力及變形。因此，對(duì)厚鋼板焊接接頭來(lái)說(shuō)，由于鋼板厚度大，熱處理時(shí)間、溫度、加熱速率和冷卻速率等難于選擇和控制，這容易使得焊接接頭表面與內(nèi)部之間產(chǎn)生較大的溫差，會(huì)產(chǎn)生新的熱應(yīng)力和殘余應(yīng)力，甚至引發(fā)裂紋。文獻(xiàn)「21」明確指出：高強(qiáng)度鋼焊后熱處理所得接頭的韌性值大多數(shù)是比未處理狀態(tài)要低。
因此，對(duì)厚鋼板焊接接頭來(lái)說(shuō)，更為可取的方法是通過(guò)選擇恰當(dāng)?shù)暮附硬牧�、焊接方法，調(diào)整優(yōu)化焊接工藝，并運(yùn)用CTOD試驗(yàn)技術(shù)，來(lái)保證焊接接頭的韌性，以免除焊后熱處理工序。這樣，可以同時(shí)兼顧焊接結(jié)構(gòu)的安全性和建造施工的經(jīng)濟(jì)性。照片6是不同厚度的厚鋼板及其焊接接頭的CTOD試樣（板厚分別為50mm、65mm、70mm、80mm、90mm）。
3.4 鋼箱梁建造
國(guó)內(nèi)公路橋梁（斜拉橋、懸索橋等）已較多使用鋼箱梁[22]，但是運(yùn)用CTOD試驗(yàn)技術(shù)評(píng)定鋼箱梁焊接工藝的，只是在港深西部通道后海灣大橋（圖7）的建造中[23，24]。由于后海灣大橋的營(yíng)運(yùn)車輛中大型貨柜集裝箱車占85%以上，其車輛的重量等級(jí)高于國(guó)內(nèi)其他橋梁。因此，鋼箱梁（圖8）所用鋼板厚度（65mm、95mm厚）及建造難度，為國(guó)內(nèi)同類鋼箱梁之最，其焊接接頭韌性的評(píng)定和控制，成為整個(gè)西部通道項(xiàng)目的技術(shù)難點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。
圖7 港深西部通道跨海大橋
圖8跨海大橋鋼箱梁
文獻(xiàn)「23」「24」「25」以鋼箱梁中腹板焊縫和熱影響區(qū)的韌性控制為目標(biāo)，對(duì)6項(xiàng)焊接工藝的39個(gè)CTOD試樣，分別進(jìn)行了常溫（15oC）和低溫（-20 oC）的CTOD試驗(yàn)，確認(rèn)了自動(dòng)埋弧焊工藝（WPS017）可以在鋼箱梁制作和現(xiàn)場(chǎng)拼裝中直接使用。手工電弧焊工藝（WPS016）CTOD試驗(yàn)評(píng)定不合格，經(jīng)過(guò)對(duì)CTOD試樣斷口的掃描電子顯微鏡觀察分析，發(fā)現(xiàn)在焊縫內(nèi)部存在冷裂紋,這是焊接接頭韌性不足的主要原因，經(jīng)過(guò)調(diào)整焊接電流、焊接電壓，選擇焊接線能量來(lái)優(yōu)化焊接工藝（PWS016A），改善了焊接接頭韌性，最終完成了鋼箱梁的焊接建造和工地焊接拼裝，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
3.5 厚鋼板的工廠認(rèn)證和產(chǎn)品認(rèn)證
世界能源已經(jīng)進(jìn)入了海上油氣時(shí)代，開(kāi)發(fā)海上油氣的大型海洋鋼結(jié)構(gòu)要求厚鋼板同時(shí)具有高的強(qiáng)度、良好的韌性，許多國(guó)家在大力研究開(kāi)發(fā)高強(qiáng)度高韌性的海洋結(jié)構(gòu)用鋼 TMCP鋼（Thermo-Mechanical Control Process,控制軋制和控制冷卻，簡(jiǎn)稱控軋控冷鋼）。文獻(xiàn)表明，國(guó)際上TMCP鋼的厚鋼板的韌性，一般是通過(guò)全厚度斷裂韌性試樣的CTOD值來(lái)表征的[26,27,28]，如歐洲標(biāo)準(zhǔn)“固定式海洋結(jié)構(gòu)物焊接結(jié)構(gòu)鋼(交貨技術(shù)條件)「29」”規(guī)定對(duì)厚度為100-150mm的鋼板母材，要做CTOD試驗(yàn)。為實(shí)現(xiàn)我國(guó)成為造船大國(guó)造船強(qiáng)國(guó)的目標(biāo)，國(guó)內(nèi)鋼鐵行業(yè)也在研發(fā)高強(qiáng)度高韌性的海洋結(jié)構(gòu)TMCP鋼，為使TMCP厚鋼板及其產(chǎn)品 船舶和海洋平臺(tái)打入國(guó)際市場(chǎng)，需要經(jīng)過(guò)國(guó)際上船級(jí)社的認(rèn)證。在鞍山鋼鐵公司進(jìn)行船板九國(guó)船級(jí)社（ABS、BV、 CCS、DNV、GL、KR、LR、RINA、NK）認(rèn)證工作中，武漢理工大學(xué)承擔(dān)了CTOD試驗(yàn)認(rèn)證工作，依據(jù)英國(guó)CTOD試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)BS7448,對(duì)五個(gè)鋼級(jí)（FH460、FH550、E、FH40、FH32）厚度為100mm和80mm的25個(gè)試樣，進(jìn)行了低溫（-10oC）CTOD試驗(yàn)，取得了CTOD試驗(yàn)的成功，九國(guó)船級(jí)社的一致認(rèn)可，保證了整個(gè)認(rèn)證工作的圓滿完成，產(chǎn)生了良好的國(guó)際影響。為我國(guó)船板和海洋平臺(tái)板打入國(guó)際市場(chǎng)，進(jìn)一步振興我國(guó)鋼鐵工業(yè)，作出了重要貢獻(xiàn)。
4.厚鋼板CTOD試驗(yàn)主要特點(diǎn)
表1 CTOD試驗(yàn)與沖擊試驗(yàn)的比較
序 號(hào) CTOD試驗(yàn) 沖擊試驗(yàn) 附 注
1 試樣全厚度取樣，保持了平面應(yīng)變狀態(tài)，較好地模擬實(shí)際焊接接頭的焊接條件。試驗(yàn)結(jié)果較為準(zhǔn)確可靠。 取樣是“厚板薄取，分層取樣”，未能保持原平面應(yīng)變狀態(tài)，殘余應(yīng)力釋放較多。試驗(yàn)結(jié)果如直接應(yīng)用，偏于危險(xiǎn)。 對(duì)厚鋼板及焊接接頭，此問(wèn)題很突出
2 試驗(yàn)結(jié)果所得的CTOD值，可與斷裂應(yīng)力σ，裂紋尺寸a定量聯(lián)系，從而應(yīng)用斷裂理論，計(jì)算結(jié)構(gòu)和構(gòu)件中已知尺寸的裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展斷裂所需的應(yīng)力,可以指導(dǎo)設(shè)計(jì)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的安全性分析。 沖擊試驗(yàn)值，不能直接與結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的設(shè)計(jì)應(yīng)力聯(lián)系起來(lái)，無(wú)法指導(dǎo)設(shè)計(jì)，也不能用于進(jìn)行結(jié)構(gòu)的安全性分析。
3 CTOD值表示材料抵抗開(kāi)裂的能力。 沖擊試驗(yàn)?zāi)壳吧胁荒芎芎玫匕选伴_(kāi)裂”與“擴(kuò)展”區(qū)分開(kāi)，概念模糊。
4 CTOD試驗(yàn)可以調(diào)節(jié)加載速度，以模擬實(shí)際結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞過(guò)程。 沖擊試驗(yàn)是一次沖擊、瞬間完成試驗(yàn)，與結(jié)構(gòu)、構(gòu)件中裂紋開(kāi)裂、擴(kuò)展過(guò)程不符合。
5 CTOD試驗(yàn)采用疲勞預(yù)制裂紋技術(shù)，其試樣的裂紋較好地模擬了自然裂紋。 沖擊試樣采用機(jī)械切口，不能模擬自然裂紋。
表1 從與沖擊試驗(yàn)的對(duì)比說(shuō)明了CTOD試驗(yàn)的主要特點(diǎn)。而從斷裂力學(xué)的角度來(lái)看，KⅠC試驗(yàn)只適用于線彈性和小范圍屈服，JⅠC試驗(yàn)適用于彈塑性和大范圍屈服，不能用于全面屈服，只有CTOD試驗(yàn)?zāi)軌蛴糜趶椝苄�、大范圍屈服、全面屈服，具有最廣的適用范圍，限于篇幅，這里不展開(kāi)討論。
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