GB/T 30064-2013 金属材料 钢构件断裂评估中裂纹尖端张开位移(CTOD)断裂韧度的拘束损失修正方法 GB/T30064-2013 标准压缩包解压密码：www.bzxz.net

ICS 77.04c.15
中华人民共和国国家标准
GB/T 30064—2013/ISO 27306:2009金属材料
钢构件断裂评估中裂纹
尖端张开位移（CTOD)断裂韧度的拘束损失修正方法
Metallic naterials---Method of constraint loss correclion of CTOD fracturetoughness for fracture assessment of steel components(1SO 27306:2009,IT)
2013-12-17 发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2014-09-01实施
GB/T30064—2013/IS027306:2009前言
姚范性,文件
术语和定义
符号和说明
I级、级和川级评估bzxz.net
3等效TOD比值
附录A（资料性附录）
Ⅱ级评估中威布尔形状参数m的遗择步察附录B（资料性附求）Ⅱ级评估中确定或布尔形状参数批的分析方法附录C（资料性附录）等效（T)）比值β的指导雅则附录）（资料性射录）采用等效（T()1)比值3进行断裂评估实例介考文献
本标按照GB/T1.1--2009给出的规则起，GB/T 30064-2013/IS027306:2009本标准使用翻译法等同采用国际标雄IS027306：2609≤金属材料钢构件断裂评钻中裂纹尖端张
开位移(CTOD)断裂韧度的构束损失修上方法》本标准做广下列编辑性修改：
…“本图际标神”河改为“木标准”，删除了际标旌的前言，
本标由中国钢铁1业协会提出
本标准出全同钢标准化技术委员会（SAC/TC83)归口。本标准起草单位：武汉钢铁（集团）公司、南京丁业大学、大泄大学，宝山钢铁胶份有限公司、海港不油工程股份有限公司。
本标雅计要起草人：李荣锋刘冬、赵遭、王东坡、郑自元、李之达、方健、曹军。1范围
GB/T30064—2013/IS027306:2009金属材料钢构件断裂评估中裂纹尖端张开位移（CTOD)断裂韧度的拘束损失修正方法
在含裂纹结构的断裂评估它，股假设断裂韧度试样的抗断能方与构件抗断能力是相等的，但这种假设往征导致过于保守的断裂评信结果。这是由于构件在主要受拉仲荷载作用时，裂纹尖端附近区或出现塑性拘束损失所致，柜比之断韧度试样用于承受弯出荷载作用条件而在裂纹尖端附近区域产牛很高的多拘束应力状态。最近几作来广泛成用于1群结构中的高强度钢因其屈强比较高（邢服强度/抗拉强度)前表现出构件裂纹尖端的拘束损失十分显著，断裂评估中造切地需要进行修正。本标准规定了一种方法，过考虑拘束损失，将通过试验试样得到的CTOI)（裂纹尖端张开位移）断裂树度转化为构件等效CT工，这种方法适用于使用应力强度因子和」积分概念所进行的断裂韧度诉估（见第8章）。
本标准适用于末教纹类缺陷或铁素体结构钢被劳裂纹所引发的失稳断裂，火稳断裂前出现明显的延性裂效扩展情况不包活在本标准的适用范面之内。结构钢C1(D断裂韧度按照1S012:35：2002.BS7148-1:1991或ASTME1293-1996仟何--个规范中所规定的相应程序逆行测试。含裂纹构件的断裂评估通带使用一种相关机构认可的方法进行.如FAL失效评定图），相关继节本标准没有据及。本标准可用于消除过度保守观念·这种保守观念与传统断裂力学方法有着密切联系。既可以道过结构钢断裂韧度精确地评古构件失稳断裂的初始界限.也叫用于合理地确定材料断裂朗度临界值（验收值）.以满足有关钢构件对材料成型性能方面的设计要求，2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应而是必不可少的。凡是法H期的引用文件，仪注口期的版本适而于术文件。凡是不注用期的引用文件，其最新版木（包括所有的修订单)适用于本文件，1S1213：20c2金属材料准静态断裂韧度的统一测试方法（Metallicmaterials—nificd methodaf icsi fo: ihe deterrrination of quasistatic Fracture toughness)BS7418-1，！991金属材料Kt:临界CTOD和临界了积分断裂力学韧度测试方法（Fracturrmc-chanics toluighress trsts- Part lMethod for determination of Ki., critical CroD and criticel J valucsof metallie materialsy
ASTMF129019G》裂纹尖端张+位移（CTOD)断裂韧度测试的标准试验力法_StardardTestMethod lor Crack-Tip Opcning Displarctr:rntIS(12135：2002界定的以及下列术谱利定义适川f了木文件3.1
标准断裂韧度试样CToD CTOl nf standard fraclure toughness specimen标准断裂树度试样的裂纹尖端张开位移满足.4.（a。W）0.55要求的标准断婴例度试样（元点湾曲或紧读试样）的断裂驱动方TOL）俏，其中《。和W分别是初始裂纹长没和试宽3.2
CToD断裂韧度CroDFractureluughness裂纹尖端张开位移断裂韧度。
满足0.45（4./W）≤0.55要或的标准断韧度样早现脆性启裂的临界CTOL俏二ISO1213元2002中所定义的（B）。
构件 CTO) CTOD of strutlural component构件的裂纹尖端张位移，
穿透裂纹或表前裂纹（存在于具有是够板宽的构件之中)的断裂驱动力CT()D值。注：表的教纹的CTOI)定义在最大裂纹深度区城3.4
构件临界CTOD值criticalCTODofstructuralcompunent构件的临界裂纹尖端张开位移。awy.ar
构件呈现跪性启裂的临界CTO1)值3.5
等效 CIOD 比值equivalent CTOD ratio等效裂纹尖端张并位移比值。
/定义为CTOD比值，其和分别是标准断裂韧度试样和构件的CTOD值，位于同一威希尔应水·图，
注：异支献1.，
点考抖样
紧拉仲站样
威布尔应力
GB/ 30064—2013/1S0 273C6:2009等效比3-，081
宽时-紧试
紧决试样：标准试样，45a5
宽板构作
威布东应力
2：失稳断裂的等效成力
图1基于威布尔应力断裂准则的等效CIOI)比值β定义Weihuli stress
在製纹尖端一定区坡范周内.能够考虑断裂过程小微裂纹静态不稳定性而表征材料抵抗脆性断裂启裂生性能的应力指标。
注：见交献二2 1。
临界威布尔应力
Jcritical Weibull stress
开始出现失稳断裂的威布尔应力3.8
威布尔形状参数Weibull shapt parameler用丁定义威布尔应力的材料参数，捕述临界威布尔应力W，统计分布的两种参数之3.9
屈强比 yield-to-tensilc ratioRr
册服强度（或0.2%规定螂性延仲强度)R:与抗拉强度R，之比。4符号和说明
[S012135中规定的以及表1定义的符号、单位及说明均适用于本标准。3
GB/T 30064—2013/1S0 27306.2009裕号
5原理
表1符号和说明
构件表而裂效淡度或穿逐裂效长度的一半构件表而裂纹长度的·单
威布东形状参数
-板呼度
所于确定威而尔应力阅参考体积新裂过程控制区域体积
屈强比(=R/R.)
等效（TO比
参考裂纹尺小的等效（［(比信
中心表审裂纹或双侧表面製纹H标人寸的等效CT()D比值中心穿透裂致或双侧穿透製纹月标寸的等效CTOD比值单侧表而等较月标尺寸的等效 CTOD比值单侧穿透裂纹口标只寸的等效CTD比值标准渐裂韧度试样 CT[OL)
标准断裂韧度试样的遗性断毅临界（T)D(断裂缺度CTO)准断裂韧度鼠烂的小范册出照条件下CT()D构件C10
构件跪性断裂的临界CT())
用于计算减布尔成力的等效应力威布东属市
瞻性断双的临界威布尔应力
本标准及由于钢结构开裂而出现的失稳断裂。它提出一种方法，川丁将通过标准断裂韧度试样试验得到的CTOI)断裂韧度L满足0.15（/W）≤C.55和3（试样厚度）等于t（平板厚度）要求的点弯曲或紧漆拉仲试样，在裂纹尖端附近区城往往存在很高的翊性拘束转换到构件等效临界（TOI)（其特点是裂纹尖端附近区坡拘宋程度较低），当然逆间过程也可能用这种方法，因此，本标准所介绍的方法适过考惠构件的塑性抱束损失，将试样的断裂性能测试与构件的断裂性能评估联系起来，如图2所示，
注1：深裂纹断数制度试栏，如4/W=0.7，比9.45%《a/W）0.55的标滑试样裂纹尖端附近具有高的京。如果用片深川aa/W0,55的深裂纹试样，术标准所适义的等效11)比值3会导致保守的断馨评估站果，注2：不标准既没勺考虑尺亏和温度的影响，也没有号虑数据分教性的影响。善照ASTMF1921114
断创度洲让
GB/T30064—2013/1S0273C6:2009断致划所市
用逃行物束拥失整正的方涉
跑件断裂评化
的随界co
续性能评估
将作设计需要的
变形能方
图2将标准试验断裂翻度转换为结构性能评估的拘束损失修正方法标准断裂部度战样的CTOD断裂制度（临养CTOD)可按照ISO12135：2002、B357448-1：:99：或ASFME12901999任何一个规的法测念裂纹构件的渐裂评估可以依期带户的案求使用被认可的方法进行,如 FAD(失效评定图)和 CTOD设计曲线等,惯南笋效CTOD比值可将标准断裂韧度试样的临界CTOD转换构件的施界CTOD.CTOL比8/，楚义为等效CTOD比值.其中和w分别是标雅断裂韧度试样和构件的CTOD.且在同威布尔应水平下，等效（TOD比值,介10。通过等效CTOT比值β将断裂韧度试样的临界（TOD）,转换为构件的临界CTOD(wP.,美系式式()：
wE.. =d/8
另外，如果绘定构件所需变形条件的wp-，那么满足同样变形要求对应材料断裂韧度见式(2)：
.（2)
式(1)和式(2)将断裂韧度CTO)转化为同样断裂可能性条件下构件的等效CTOD。用于断裂率佑的断裂划度CT()D应由有关各方同意确定，例如，取3次测试结果最小值。等效CTOD比值3,依赖十材料用强比R威布尔形状参数m及构件裂纹类型和尺小。此外，B还取决F构件变形程度，但超过小范围屈服(SSY)后依赖性很小，在本标准中，等效CTO）比值,指定适用」裂纹尖端大屈服变形范围之内，并以计算图表给出。在物理意义1:，3-计算图表在断裂韧度试样和构件发4:失稳断裂的情况下均是有效的。3-计算图表参见第8章，其屈强比R和威布尔形状参数m分别取值为0.6R9.95、1Dm50（钢结构的R，和m般在此范围内），断裂韧度试样取样时必须满足其厚度等于平板厚度，且在构件孕度力向上断裂韧度不存在显著的差异。这一过程也可适用构件裂纹尺寸，低强比R等不包含在计算图表中的情况，只要通过适当的斗算步骤得到即可。本方法包含的“个评估等级（「级、Ⅱ级和Ⅲ级），如图3所示，并在第7章中进行了详细描述GB/T30064—2013/1S027306:2009评估等级选取生行美各方经协商决定。利料断裂网
常规方法
用进行拘
损火修北方法
川丁结构型能产
低芯新裂劫息
构件樱洋化
断切度试
：火断裂并效的断韧度
行限方方法
参级州选丹
参数的确定
会效O值的计行图表
arar e
FA大效评定降
CTOO没计线
注：等效CTOD比值行的一评片等数塔包据了来损失修止图3根据断裂韧度测试结果评估构件断裂韧度的流程6构件
适用于本标准的构件有下商四种类型，这四种构件均受拉伸荷载，可被视为宽板，如图1所示。树件裂纹寸与构件尺小（长，觅)析比应足够小，以确保板宽度效应对成力强度因子影期可以忽路。CSP（巾心表询裂纹板）：承受拉伸荷载且含中心表面裂纹的宽板构件：ESCP（达缘表面裂纹板）：承受拉伸荷载月在板双侧或单侧含农向裂纹的宽板构件：CTCP（中心穿透裂纹板）：承受拉伸荷载巨作板中心含穿透裂纹的宽板构件；ETCP（迟缘穿透裂纹板）：承受拉独荷载且在板双侧或单侧含穿透裂纹的宽极构件。注：这凹种类剂构件代表」·些重要结构构造率例来说，CSCP我表了壳或者管构件因引擦而产当的缺陷。FSCP与策或箱型结均在几何不连续性部位因症劳或地震荷载弓走的裂纹禁况有关。LTCP和FTCP可运合于【SCP和ESP中表面裂纹在厚度方自很人程度扩展的极限情况。焊接缺陷，妇未熔合、咬边冷裂效（氢致开裂）和夹淤等，更有间能出现于灿件定。而本标准不涉及捍接头，放有必要进一步研究载配应力，残余应力和裂较尖端俊对识接构件断激性能的影响。本标理设有号虑深埋裂纹，理中是普通钢构件（非焊按结构)中燥理裂纹存在的可能性比表询毅纹小得多。6
点弯池试性
45-rx0. 55.
中心老面裂纹：CS
达经表而裂纹板(1:SCP:
标准断裂闭度试样
紧涛拉计证样
等激CGD比品
GB/T30064—2013/15027306:2009爱
1心穿透裂较板:\（F)
避缘穿透裂较极ETCP,
图 4通过等效 CTOD 比值β 建立标准断裂韧度试样与宽板构件之间联系荷载条件假设为单轴且垂直于裂纹而；裂纹表面假设为半稠圆形，半长大下裂纹深度。（浅表面裂纹），构件表面裂纹不-定是半椭圆型的，但应采用有关维织正式授权的缺陷评估方法，埋想化为半椭圆形裂纹。
若可用适当方法导出等效CTOL比值.其他类型构件也可以参照本标准思路进行评估。I级、Ⅱ级和Ⅲ级评估
7.1概述
本标难提出了等效CTOD比值β的.三个评钙等级，相关方可通过协议选择适当的评估等级。评估小法的详细情况和所需信息列于表2.1
GB/T 30C64—2013/1S0 27306:2009表2β值的级，Ⅱ级.Ⅲ级评估及所需信息类型
评后所
微信息
（简化评社）
对丁潜藏长裂纹的
构件、推荐蚀用刀级
（常规评估）
强比R
构件市裂纹类型
裂纹心寸(长度途度
m参考值(下限谊）
03-1(:般 033.5)
X FUSCF 和 FSCP,3-FER,-A:T:
对CTCP和ETCP.8-(RY.m)
(高级评估）
扇强比R
构件中裂纹类型
裂汶尺亡(长度、禁度)
·材料应力虚变曲线
级级)
xCSCP 和ESCP-fiRa.m)
x于 CTEP有 FTCP,P=fR..m)
太于语长裂纹和R心心的构件：本构方释段裂纹尖端行单儿尽宝应迷议采月Ⅲ级评估
在有限元分析确建好
注，CSCF和FSCP为可心边缘表可裂纹板：CTCPETCH为中心和边象穿透裂纹板；2为表装纹长度；2a为穿避裂纹长度;m 为感布尔尼状参数表而裂纹:22>55 可3;穿透裂纹:2>2:mm1级、Ⅱ级、Ⅲ级评估适用于起过小范厢服（SSY)的药载条件。图5指述的极限值.其含义为根据15）12135规定的小范调服（5SY)条件下获得的最人标推断裂韧度让样製纹尖端张开移，当断裂韧度试样的威布尔应力超出宽板构件m所对应的威布尔应力范用时，构件的拘束损失「分严至。本标准提出了在设荷线条件下的等效C)比值。华规为法;3=1
束批失修心
1级:简化评估(,3. 0. 5
订级：常热谨低报据您数估计！门级：高级计山统计确定的参数m确定；.
说明：
施加应力/R
等效CTOU 比=:
断裂度试样：水平柜应的ir
图5宽板构件I级、Ⅱ级、Ⅲ级评估中拘束损失修正的β值7.2I级：简化评估
GB/T 30064—2013/ISO ?73C6:2009I级评估适用丁如下情记:计算3必需资料，如效评估构件力学性能,裂纹类型和尺可等数挪不充分。在「级评估中，用βU,5为上限1程近似值，然而，对：可能潜藏长裂纹（表面裂纹长度2c>0mm或穿透裂纹长度2u>2mm)的均件.医其3间能超过0.5，而巨形状参数m较小，建设采用Ⅱ级评估，7.3Ⅱ级：常规评估
[级评估适用于如下情记：构件力学性能(唇强比R，)巴获得，假定裂纹类型尺小已知,威布尔形状参数 m 术知，假定下限m 佰作为β的评估依据Ⅱ级评估中,β-侦来自计算图表·是构件裂纹类型尺小、材料唇强比和参数证的函数，在材料屈强比R，<0.8.表间裂纹长度2.50mm或穿透裂纹长度22:mm的情况下，使用下限值可能导致连估算，在这利情况下建议采用设评估，7.4Ⅱ级高级评估
Ⅱ级评估适用于评估信息完全清楚的情况。Ⅱ级评估中β值也米白计算图表·m值是获得大量断裂韧度测试结果后,通过统计处埋确定的。一般来说川级3值小l级值。
8等效 CTOD 比值阝
B.1概述
摘述了一种通过使用等效 CT()D 比值2将一个标准断裂闭度试样CTO1)转换为构件等效CTOD的方法。
B,2影响等效 CTOD 比值B因素
等效 CT()D 比值户,基于成布尔应力准则,取决丁材料形状参数㎡此列，虽然材料强度等级、延仲率对β几乎没有影响P还受到以下因素影响：a）影响裂纹尖端附近区域翘性拘束的主要因素：材料州i强比R
一-裂纹类型(CSCP,ESCP.CTCP、ETCP)和纹尺寸（表面毅纹深度和穿透裂纹长度）；板厚（作深表面裂纹情况下），b）体积影响因素：
—表间裂纹长度。
注：CTCF和ETCT的等效CTOD比值β，不取决于板厚，因为板悼对于CTCF(ETCP)威布尔应力发展和含穿透型裂纹的断激即度试件起札同作剂。8,3I 级～直级评估中等效 CTOD 比值的计算步骤8.3.1概述
I级级评估，等效TO）比值的计算步骤介绍如下。式（3）式（4）式（6）及式（7)适用于9
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