
【化】 penetrated crack
bite; penetrate; penetrate through; pierce; rift; strike
【化】 perforation
【医】 penetrate; penetration
crackle; flaw
【化】 cracking; flaw; tear
【医】 fissura; fissure
穿透裂纹(Through-Thickness Crack)指在材料或结构中形成的贯穿整个厚度方向的连续性断裂缺陷,属于工程断裂力学与材料失效分析的核心概念。其形成机理涉及应力集中、疲劳载荷或腐蚀环境等综合因素作用。
从汉英词典角度解析:
术语定义
汉语“穿透裂纹”对应英文“through-thickness crack”,国际标准ASTM E1823-22a将其定义为:“从物体一个自由表面开始,沿厚度方向扩展至另一自由表面的三维裂纹”(来源:ASTM International标准数据库)。
分类特征
根据剑桥大学材料系研究,穿透裂纹可分为:
(来源:Cambridge University Engineering Department公开课资料)
检测标准
中国GB/T 6398-2017《金属材料疲劳裂纹扩展速率试验方法》规定,需采用渗透检测(PT)或超声相控阵(PAUT)进行裂纹深度验证(来源:全国标准信息公共服务平台)。
工程影响
美国机械工程师学会(ASME)压力容器规范第VIII卷指出,穿透裂纹会导致应力强度因子超过临界值($K_{IC}$),引发灾难性断裂,具体计算公式为:
$$ K_I = sigma sqrt{pi a} $$
其中$sigma$为名义应力,$a$为裂纹半长(来源:ASME BPVC标准文献)。
穿透裂纹是材料或构件中一种常见的缺陷类型,其定义和特点可从以下几个方面详细解释:
定义与几何特征
穿透裂纹指贯穿构件整个厚度的裂纹。通常当裂纹延伸至构件厚度一半以上时即可视为穿透裂纹,常被简化为理想尖裂纹(即裂纹尖端曲率半径趋近于零)。
力学处理方式
在断裂力学分析中,穿透裂纹常被抽象为直线、曲线或其他规则形状,以便进行应力场和能量释放率的计算。例如,在工程中可能将其简化为二维平面问题处理。
实际应用分类
与其他裂纹的区别
相较于表面裂纹(深度远小于构件厚度)和深埋裂纹(位于内部,简化为椭圆片状),穿透裂纹的贯穿特性使其对结构完整性的威胁更大。
工程意义
穿透裂纹是断裂力学研究的重点对象,其扩展行为直接影响材料的断裂韧性和结构安全性。实际检测中需通过无损探伤技术(如超声波)及时识别。
若需进一步了解裂纹的应力场计算或具体案例分析,可参考断裂力学相关文献或标准规范。
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