Research Progress in Fracture Mechanics Evaluation Methods for Polymer Materials

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2020.11.015

Abstract

Abstract:

This paper introduced the fracture mechanics theory and three relevant research methods， including the linear elastic fracture mechanics， elastic plastic fracture mechanics and essential work of fracture. The theoretical background and premise of these three methods， the test method and calculation process of material parameters， the effect of precrack on test results， and the research progress in the application of polymer materials in recent years were also briefly introduced. The application range and characteristics of these research methods and the specific practical effects were analyzed comparatively.

Key words: fracture toughness, linear elastic fracture mechanics, elastic plastic fracture mechanics, essential fracture work

CLC Number:

TQ320

LIU Penghui, YANG Huahao, HU Xiaoyi, ZHE Dongmei. Research Progress in Fracture Mechanics Evaluation Methods for Polymer Materials[J]. China Plastics, 2020, 34(11): 86-93.

Figures/Tables 7

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研究方法	LEFM	EPFM	EWF
应用范围	满足式（3）、（4）判据的材料	满足式（6）判据的材料	薄片材料，试样韧带长度需满足式（9）
应用特点	试样需处于平面应变状态，裂纹尖端小范围屈服	试样需处于平面应变状态，裂纹尖端结构小变形	试样需处于平面应力状态
实用效果	只能少数脆性材料试样能进行断裂韧性评价，不适用于韧性材料；材料参数K_IC和G_IC较易通过试验测得，参数物理意义明确。	除脆性材料外也适用于韧性材料，但观察和标记韧性材料试样裂纹前端和扩展情况较为困难；材料参数J_IC的试相对参数δ_IC更易测定。	尚未有标准化测试方法，适用于薄片材料增韧效果的评价，可用于高分子增韧材料的开发与应用。

研究方法	LEFM	EPFM	EWF
应用范围	满足式（3）、（4）判据的材料	满足式（6）判据的材料	薄片材料，试样韧带长度需满足式（9）
应用特点	试样需处于平面应变状态，裂纹尖端小范围屈服	试样需处于平面应变状态，裂纹尖端结构小变形	试样需处于平面应力状态
实用效果	只能少数脆性材料试样能进行断裂韧性评价，不适用于韧性材料；材料参数K_IC和G_IC较易通过试验测得，参数物理意义明确。	除脆性材料外也适用于韧性材料，但观察和标记韧性材料试样裂纹前端和扩展情况较为困难；材料参数J_IC的试相对参数δ_IC更易测定。	尚未有标准化测试方法，适用于薄片材料增韧效果的评价，可用于高分子增韧材料的开发与应用。