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ISO 29221:2014 — 塑料 — I型平面应变止裂韧度(Kla)测定
使用楔形加载紧凑拉伸试样测定聚合物材料的止裂断裂韧度
引言
ISO 29221:2014 由 ISO/TC 61/SC 2 制定，规定了测定聚合物材料 平面应变止裂断裂韧度(Kla) 的方法。该方法使用侧开槽、裂纹线楔形加载(CLWL)紧凑拉伸试样获得快速裂纹扩展-止裂段。该标准对于理解和预测聚合物结构中的快速裂纹扩展与止裂行为至关重要。
止裂韧度 Kla 代表材料阻止快速扩展裂纹的能力。这一特性与裂纹起裂韧度根本不同，对于压力容器、管道和安全关键的聚合物部件至关重要。
试验方法与试样配置
楔形和分体销组件在改进的紧凑拉伸试样的裂纹起始槽上施加张开力，引起裂纹扩展后止裂。加载系统相对于试样必须具有低柔度，以尽量减少在扩展-止裂事件中的额外能量输入。
| 参数 | 细节 | 要求 |
|---|---|---|
| 试样类型 | 侧开槽紧凑拉伸(CT)试样 | 改进的 CLWL 配置 |
| 加载系统 | 楔形 + 分体销 | 相对于试样低柔度 |
| 测量量 | 裂纹口张开位移(CMOD)、裂纹长度 | 止裂前和止裂后值 |
| 有效性判据 | 面内尺寸、裂纹前缘平直度 | 需线弹性行为 |
| 输出 | Ka (条件值) → Kla (有效值) | N·m−³/² |
常见问题
Q1: Kic 和 Kla 有何区别？
A: Kic 衡量抵抗裂纹起裂的能力；Kla 衡量快速扩展后阻止裂纹的能力。材料可能具有高起裂韧度但低止裂韧度。
A: Kic 衡量抵抗裂纹起裂的能力；Kla 衡量快速扩展后阻止裂纹的能力。材料可能具有高起裂韧度但低止裂韧度。
Q2: 该试验可用于所有聚合物吗？
A: 适用于表现出快速裂纹扩展和止裂行为的聚合物。脆性和半脆性聚合物最为适用。不显示清晰扩展-止裂行为的高延性聚合物无法测试。
A: 适用于表现出快速裂纹扩展和止裂行为的聚合物。脆性和半脆性聚合物最为适用。不显示清晰扩展-止裂行为的高延性聚合物无法测试。
Q3: 侧开槽的作用是什么？
A: 侧开槽促进裂纹前缘平直度和平面应变条件，确保有效的 Kla 测量。还有助于沿所需扩展平面引导裂纹。
A: 侧开槽促进裂纹前缘平直度和平面应变条件，确保有效的 Kla 测量。还有助于沿所需扩展平面引导裂纹。
Q4: 为什么使用楔形加载系统而非传统拉伸加载？
A: 楔形和分体销系统可在扩展-止裂过程中以最小能量输入提供稳定的裂纹线加载，减少使静力分析复杂化的不期望动态效应。
A: 楔形和分体销系统可在扩展-止裂过程中以最小能量输入提供稳定的裂纹线加载，减少使静力分析复杂化的不期望动态效应。
