平面应变断裂韧度（KIC）试验是基于线弹性断裂力学理论，通过对预制疲劳裂纹试样在缓慢加载下测定裂纹尖端应力强度因子（K），以评估材料抗裂性能的方法。当试样的应力强度因子达到临界值KIC时，裂纹会发生失稳扩展，此时的KIC即为材料的平面应变断裂韧度。
试验步骤
- 测量试样厚度B和宽度W，精度要求0.05mm或0.5%（取较大者）。
- 在试样上粘贴引伸计，并安装卡装刀口，将试样放置于试验机上，确保裂纹扩展面与加载压头处于同一平面。
- 施加加载并记录载荷P-位移V曲线直至试样断裂，加载速度控制在应力强度因子增长速率0.55~2.75 MPa·m1/2/s。
- 在试样断口厚度方向1/4、1/2、3/4位置测量裂纹长度，记为a1、a2、a3、a4、a5，并记录疲劳裂纹长度。
- 验证测量数据的有效性，确保各测点裂纹长度差值符合规范要求。
- 观察断口形貌，记录断口特征以辅助分析断裂模式。
数据处理与有效性判定
- 验证裂纹长度：a2、a3、a4中任意两个值之差不得超过平均值a的10%，a1、a5与平均值差不超过15%，且a1与a5差值不超过a的10%。
- 计算最大载荷Pmax与条件载荷Pq，并验证其符合试验判据。
- 根据相关公式计算Kq，并判断其是否满足KIC有效性判定标准。
参考标准
- GB/T 4161-2007：《金属材料 平面应变断裂韧度KIC试验方法》
- ASTM E399：《金属材料平面应变断裂韧度标准试验方法》
- ISO 12135：《金属材料-断裂韧度试验》
- ASTM E1820：《断裂韧度J积分试验方法》
应用及价值
平面应变断裂韧度KIC测试能够准确评价金属材料在裂纹存在情况下的抗裂性能，尤其适用于航空航天、汽车制造、机械工程及压力容器等关键结构件。通过结合疲劳裂纹测量与断口分析，上海德垲检测为客户提供科学的材料抗裂性能评估、寿命预测以及失效分析解决方案，帮助优化设计并提高结构安全性。
