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1. WO2020199235 - METHOD FOR CALCULATING FRACTURE TOUGHNESS USING INDENTATION METHOD

Publication Number WO/2020/199235
Publication Date 08.10.2020
International Application No. PCT/CN2019/081981
International Filing Date 10.04.2019
IPC
G01N 3/42 2006.01
GPHYSICS
01MEASURING; TESTING
NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
3Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
40Investigating hardness or rebound hardness
42by performing impressions under a steady load by indentors, e.g. sphere, pyramid
Applicants
  • 中国石油大学(华东) CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM (HUADONG) [CN]/[CN]
Inventors
  • 张玉财 ZHANG, Yucai
  • 陆敏捷 LU, Minjie
  • 蒋文春 JIANG, Wenchun
  • 涂善东 TU, Shandong
  • 张显程 ZHANG, Xiancheng
Agents
  • 青岛智地领创专利代理有限公司 QINGDAO ZHIDILINGCHUANG PATENT AGENCY CO., LTD
Priority Data
201910249521.329.03.2019CN
Publication Language Chinese (ZH)
Filing Language Chinese (ZH)
Designated States
Title
(EN) METHOD FOR CALCULATING FRACTURE TOUGHNESS USING INDENTATION METHOD
(FR) PROCÉDÉ DE CALCUL DE TÉNACITÉ À LA RUPTURE À L'AIDE D'UN PROCÉDÉ D'INDENTATION
(ZH) 一种利用压痕法计算断裂韧性的方法
Abstract
(EN)
A method for calculating fracture toughness using an indentation method, belonging to the technical field of fracture toughness testing, and comprising the following steps: (1) obtaining the relationship between depth and load in material indentation and unloading phases; (2) obtaining plastic residual depth and contact depth state parameters according to a load displacement curve during material unloading; (3) using finite element software to predict that a material includes, under the action of an indenter, a radial displacement correction coefficient and a Berkovich indenter non-axisymmetric correction factor; (4) performing a uniaxial tensile test of a material, acquiring an elastic modulus of the material, and obtaining a critical porosity of the material by means of a GTN theory in combination with the finite element software; and (5) associating indentation work with fracture energy, and causing same to be in equivalence with strain energy density, so as to obtain a fracture toughness equation characterized by the critical plastic residual depth. The fracture toughness testing method can quickly acquire the elastic modulus and fracture toughness value of a material at low loss by means of a small-range indentation test of the material.
(FR)
L'invention concerne un procédé de calcul de ténacité à la rupture à l'aide d'un procédé d'indentation, appartenant au domaine technique de l'essai de ténacité à la rupture et comprenant les étapes suivantes : (1) obtenir la relation entre profondeur et charge dans des phases d'indentation et de décharge de matériau ; (2) obtenir des paramètres de profondeur résiduelle plastique et d'état de profondeur de contact en fonction d'une courbe de déplacement de charge pendant une décharge de matériau ; (3) utiliser un logiciel par éléments finis pour prédire qu'un matériau comprend, sous l'action d'un pénétrateur, un coefficient de correction de déplacement radial et un facteur de correction non axisymétrique de pénétrateur Berkovich ; (4) réaliser un essai de traction uniaxiale d'un matériau, acquérir un module d'élasticité du matériau et obtenir une porosité critique du matériau au moyen d'une théorie GTN en association avec le logiciel par éléments finis ; et (5) associer un travail d'indentation à une énergie de fracture et amener celle-ci à être équivalente à une densité d'énergie de contrainte, de façon à obtenir une équation de ténacité à la rupture caractérisée par la profondeur résiduelle plastique critique. Le procédé d'essai de ténacité à la rupture peut rapidement acquérir le module d'élasticité et la valeur de ténacité à la rupture d'un matériau à faible perte au moyen d'un test d'indentation de petite portée du matériau.
(ZH)
一种利用压痕法计算断裂韧性的方法,属于断裂韧性测试技术领域,包括如下步骤:(1)获得材料压入及卸载阶段深度和载荷之间的关系;(2)由材料卸载时载荷位移曲线,获得塑性残余深度、接触深度状态参数;(3)利用有限元软件预测材料在压头作用下,包含径向位移修正系数以及Berkovich压头非轴对称修正因子;(4)材料单轴拉伸实验,获取材料弹性模量并结合有限元软件由GTN理论从而得到材料临界孔洞率;(5)将压入功与断裂能关联并与应变能密度等价,从而得到由临界塑性残余深度表征的断裂韧性方程。本断裂韧性测试方法能够通过材料小范围的压入实验,快速、低损获取材料的弹性模量及断裂韧性数值。
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