
【化】 penetrated crack
bite; penetrate; penetrate through; pierce; rift; strike
【化】 perforation
【醫】 penetrate; penetration
crackle; flaw
【化】 cracking; flaw; tear
【醫】 fissura; fissure
穿透裂紋(Through-Thickness Crack)指在材料或結構中形成的貫穿整個厚度方向的連續性斷裂缺陷,屬于工程斷裂力學與材料失效分析的核心概念。其形成機理涉及應力集中、疲勞載荷或腐蝕環境等綜合因素作用。
從漢英詞典角度解析:
術語定義
漢語“穿透裂紋”對應英文“through-thickness crack”,國際标準ASTM E1823-22a将其定義為:“從物體一個自由表面開始,沿厚度方向擴展至另一自由表面的三維裂紋”(來源:ASTM International标準數據庫)。
分類特征
根據劍橋大學材料系研究,穿透裂紋可分為:
(來源:Cambridge University Engineering Department公開課資料)
檢測标準
中國GB/T 6398-2017《金屬材料疲勞裂紋擴展速率試驗方法》規定,需采用滲透檢測(PT)或超聲相控陣(PAUT)進行裂紋深度驗證(來源:全國标準信息公共服務平台)。
工程影響
美國機械工程師學會(ASME)壓力容器規範第VIII卷指出,穿透裂紋會導緻應力強度因子超過臨界值($K_{IC}$),引發災難性斷裂,具體計算公式為:
$$ K_I = sigma sqrt{pi a} $$
其中$sigma$為名義應力,$a$為裂紋半長(來源:ASME BPVC标準文獻)。
穿透裂紋是材料或構件中一種常見的缺陷類型,其定義和特點可從以下幾個方面詳細解釋:
定義與幾何特征
穿透裂紋指貫穿構件整個厚度的裂紋。通常當裂紋延伸至構件厚度一半以上時即可視為穿透裂紋,常被簡化為理想尖裂紋(即裂紋尖端曲率半徑趨近于零)。
力學處理方式
在斷裂力學分析中,穿透裂紋常被抽象為直線、曲線或其他規則形狀,以便進行應力場和能量釋放率的計算。例如,在工程中可能将其簡化為二維平面問題處理。
實際應用分類
與其他裂紋的區别
相較于表面裂紋(深度遠小于構件厚度)和深埋裂紋(位于内部,簡化為橢圓片狀),穿透裂紋的貫穿特性使其對結構完整性的威脅更大。
工程意義
穿透裂紋是斷裂力學研究的重點對象,其擴展行為直接影響材料的斷裂韌性和結構安全性。實際檢測中需通過無損探傷技術(如超聲波)及時識别。
若需進一步了解裂紋的應力場計算或具體案例分析,可參考斷裂力學相關文獻或标準規範。
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