เจ-อินทิกรัล

กลไกทางกายภาพ-เคมี

ที่ปลายรอยแตกจะมีความเค้นรวมตัวกัน ในวัสดุเหนียววัสดุจะเสียรูปพลาสติกก่อนที่รอยแตกจะลุกลามต่อ ปริพันธ์ J เป็นปริพันธ์ตามเส้นรอบปลายรอยแตก ใช้คำนวณพลังงานศักย์ที่ปลดปล่อยออกมาเมื่อรอยแตกขยายตัวต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ ไม่ขึ้นกับเส้นทางการอินทิเกรต ตราบใดที่เส้นทางอยู่ในวัสดุยืดหยุ่น-พลาสติก ปริพันธ์ J ครอบคลุมทั้งพลังงานการเสียรูปแบบยืดหยุ่นและแบบพลาสติก ขยายแนวคิดอัตราการปลดปล่อยพลังงานจากกลศาสตร์การแตกร้าวแบบยืดหยุ่นเชิงเส้นไปสู่พฤติกรรมวัสดุแบบไม่เชิงเส้น

ความสำคัญทางโลหะวิทยาและความเสี่ยงในการเชื่อม

รอยเชื่อมมักมีความเค้นตกค้างและการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาค การใส่ความร้อนเปลี่ยนความเหนียว ในวัสดุเหนียว (เช่น เหล็กโครงสร้าง) เขตพลาสติกที่ปลายรอยแตกมีขนาดใหญ่ กลศาสตร์การแตกร้าวแบบยืดหยุ่นเชิงเส้นประเมินความเสี่ยงการแตกต่ำเกินไป ปริพันธ์ J ให้ค่าความเหนียวต่อการแตกร้าวที่แม่นยำกว่า ค่าวิกฤต JIc บ่งชี้จุดเริ่มต้นการขยายตัวของรอยแตกที่ไม่เสถียร หากภาระสูงจนปริพันธ์ J เกิน JIc รอยเชื่อมจะฉีกขาดโดยไม่มีการเตือนล่วงหน้า ในเขตเชื่อมความเหนียวต่อการแตกร้าวอาจลดลงอย่างชัดเจนจากการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาค (เช่น การเกิดเกรนหยาบ, มาร์เทนไซต์) ดังนั้น JIc จะต่ำและรอยเชื่อมจะเสียหายเร็วขึ้น

การปฏิบัติในโรงงานและคำแนะนำในการดำเนินการ

ในโรงงานไม่ได้วัดปริพันธ์ J โดยตรง ต้องวัดในห้องปฏิบัติการด้วยชิ้นทดสอบมาตรฐาน (เช่น ตาม ASTM E1820) สิ่งสำคัญสำหรับผู้ปฏิบัติ: วัสดุต้องมีความเหนียวต่อการแตกร้าว JIc เพียงพอ ค่าทั่วไปสำหรับเหล็กโครงสร้างอยู่ที่ประมาณ 50–200 kJ/m² ขึ้นอยู่กับเกรดเหล็กและอุณหภูมิ สำหรับรอยเชื่อมต้องตรวจสอบเขตได้รับความร้อนและโลหะเชื่อมแยกกัน หากเลือกพารามิเตอร์การเชื่อมที่ใส่ความร้อนสูงเกินไป เกรนจะหยาบและ JIc ลดลง การใส่ความร้อนต่ำเกินไปอาจเกิดมาร์เทนไซต์และความเหนียวก็แย่ลงเช่นกัน ดังนั้น: ต้องปฏิบัติตามข้อกำหนดการเชื่อม, รักษาอุณหภูมิ预热และอุณหภูมิระหว่างชั้น หากรอยเชื่อมต้องรับภาระสูง ผู้ว่าจ้างมักต้องการหลักฐานความเหนียวต่อการแตกร้าวผ่าน JIc จากนั้นต้องเก็บชิ้นทดสอบจากรอยเชื่อมและส่งตรวจ