应用

微悬臂梁断裂测试

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应用概述

断裂韧性是许多工程应用中的关键材料特性。通过进行小规模断裂实验，您可以测量特定微观结构特征对材料整体抗裂性的单独贡献。这通常是通过对经过精心准备的凹槽悬臂梁施加压力来完成的，这些悬臂梁是使用光刻或聚焦离子束 (FIB) 精心准备的。通过连续刚度测量或原位 SEM（扫描电子显微镜）观察，可以在测试过程中直接监测裂纹扩展情况。这为了解特定微观结构特征中的断裂机制提供了宝贵的见解。

应用示例

断裂韧性

断裂韧性：J-Integral 方法

$SEM image of a notched micro-cantilever beam for fracture toughness testing and resulting Force-Displacement and J-integral curves$

对于脆性断裂，断裂_韧性K1C通过在最大载荷下的应力强度因子K确定。为防止过早失效并确保测量可靠性，必须采用位移控制以避免在初始屈服事件中发生过载。此方法可降低试样在裂纹不稳定时发生灾难性失效的风险——这是力控制系统中常见的复杂问题。

对于更坚韧的材料，需要弹塑性断裂力学。在这种情况下，J-Integral 作为关键的断裂参数，有助于评估裂纹扩展阻力曲线（J-R 曲线）和弹塑性断裂韧性（_J1C）。在此应用实例中，使用连续刚度测量 (CSM) 进行微悬臂弯曲测试，通过周期性卸载段同时监测裂纹长度演变并测量连续J-Integral。通常，_K1C、_J1C 值越高或J-R 曲线越陡，表明材料的断裂抗力越强。

界面键合强度