符合 ASTM E399/ISO 12135 標準的斷裂韌性測試：如何降低成本及複雜性

兩種測試類型 — 一套測試系統：測定斷裂韌性 K_IC 最聰明的途徑。

在材料安全方面，僅知曉最大拉伸強度已遠遠不夠。真正重要的是：當材料有缺陷時，例如在製造過程或機械負載下所產生的小裂縫，材料會如何反應？這正是斷裂力學發揮作用的地方。在這個領域中，最重要的標準之一是 ASTM E399，它涉及所謂的臨界應力強度因子 — 斷裂韌性 K_IC。

這個數值說明受裂紋影響的材料對不穩定裂縫擴展的抵抗能力，亦即裂縫尖端附近應力場強度需達到多高後，該材料才可能突然破損。這個關鍵數值尤為重要，特別是在安全關鍵的應用中，例如航空航太、汽車工程或能源技術等領域。

ASTM E399 具體測試內容為何？

ASTM E399 規定在線性彈性條件下測定斷裂韌性值 K_IC 的測試條件。其獨特之處在於：使用標準化試樣—通常為 CT（緊湊拉伸試樣）或 SEB（單邊彎曲試樣）—這些試樣內特意設置預定裂縫。這些試樣在準靜態負載作用下產生斷裂，藉此評估裂縫處的應力強度。

有效結果的先決條件如下：

材料具有線性彈性行為
具有特定特性的「天然」裂縫（即銳利、具有特定裂縫長度及明確的前置應力場）
測試程序在精確控制
審慎評估需符合標準規範

而這正是關鍵所在： ASTM E399 絕非簡單的標準測試。對機器、軟體以及使用者的要求都很高，而且對許多試樣來說，所需的測試時間可能相當長。

播放此影片即代表您同意使用 cookie 以及將數據傳輸到美國的 YouTube。其他的數據隱私通知。

Vibrophore 高頻疲勞試驗機：高效與精準的結合

ZwickRoell 產品組合中包括 Vibrophore 高頻疲勞試驗機解決方案，該設備最初是為疲勞測試而開發的（例如，符合 DIN 50100 標準的 S-N 曲線測試），但它還有一個巧妙的額外優勢：只要機械固定共振器，Vibrophore 高頻疲勞試驗機就能進行準靜態測試，非常適合進行 ASTM E399 標準測試。

其優勢不言而喻：

兩種測試方法，單一套系統：同一台機器即可完成疲勞測試以及斷裂韌性測試
能源效率高：在共振模式下，Vibrophore 高頻疲勞試驗機所需的能量僅相當於同類電液伺服試驗機的 2% 左右
維護成本低：無需液壓系統、機油及冷卻裝置
運行安靜、環境整潔：適合在實驗室環境使用，不會有煩擾的噪音或油霧
自動評估：使用測試軟體 testXpert，可直接記錄並存檔符合 ASTM E399 標準的測試結果

現場應用範例

在許多金屬加工企業或航空產業供應商等地測試實驗室中，都會定期進行疲勞和斷裂力學測試。 Vibrophore 高頻疲勞試驗機可作為多功能解決方案，而無需維護兩套系統：白天可進行符合 ASTM E399 標準的準靜態斷裂韌性 K_IC 測試；晚上則連續執行 S-N 曲線的循環測試。切換操作模式無需工具，極致高效。

尤其是在試樣龐大或排程緊湊的情況下，這種靈活性對設備利用率和運行成本都有正面影響。所需的培訓也較少，因為測試人員只需熟悉一套系統即可。