裂纹尖端张开位移, 其英文名称C rack T ipO pen ing D isplacem en t的首字母缩写为CTOD,是指裂纹体受张开型载荷后原始裂纹尖端处所张开的两表面的相对距离。尽管这一

定义并不十分严格, 但因其可以直接观察测量,工程中较为实用, 国内外有关标准大都采用这一定义。

CTOD 值反映了裂纹尖端的材料抵抗开裂的能力。带有预制裂纹的试样在加载时, 裂纹尖端处有一个张开位移C TO D值。CTOD 值越大, 表示裂纹尖端处材料的抗开裂性能越好, 即韧性越好; 反之, CTOD 值越小, 抗开裂性能越差, 即韧性越差。CTOD 能较准确地评价材料韧性。

焊接接头是非均质体, 其中存在由于焊接热过程、化学冶金过程、熔池凝固和相变过程等所造成的显微组织、物理化学性能及力学性能的不连续性和不均匀性。而CTOD 能够直接反映裂纹尖端所在处材料组织的韧性, 因此, 如欲评价焊接接头某个区域乃至某点的韧性, 只需设法让裂纹尖端落在试样上的目标区就可以了。更具体说, 欲评价焊缝中心材料的韧性, 就把裂纹尖端开在焊缝中心; 要评价热影响区中某种组织特征区(如熔合区即粗晶区)材料的韧性, 就将裂纹尖端开在该区域即可。应用现代试验机(如M T S 和Inst ron)中柔度法监测裂纹长度的技术, 可以将裂纹尖端位置离目标区的距离误差控制在0. 1mm 以内。应当指出, 过去研究焊接热影响区, 往往偏重于焊接接头常规的力学性能试验。由于热影响区的部位比较狭窄, 而且在热影响区中又可区分为组织特征极不相同的许多更小的区域, 因此, 准确地测出每个小区域的性能几乎是不可能的, 只能是焊接热影响区整体性能的反映[6 ]。而用CTOD 试验可以获得热影响区中各个小区的断裂韧性, 因而更具优越性。

另外, CTOD 可以解释断裂的开裂及止裂机制, 它能够反映残余应力、焊接接头几何尺寸约束等因素对韧性的影响等等, 并且还能应用弹塑性断裂力学理论进行更深入的研究。