CTOD實驗,全稱為CrackTipOpeningDisplacement(裂紋尖端張開位移)試驗,是一項評估材料及焊接接頭抗斷裂性能的關鍵測試。1965年,Wells基于深入實驗研究,提出了這一理論,認為當裂紋尖端張開位移(δ)達到材料的臨界值δc時,裂紋會出現失穩擴展。CTOD是彈塑性斷裂力學中的重要參數,通過測量裂紋尖端的位移,可以推算應力強度因子,廣泛應用于工業國家的制造業,特別是對于厚度超過50毫米的焊接接頭,CTOD試驗是評價其抗開裂性能不可或缺的手段。
Dugdale和Barenblatt的研究進一步細化了這一概念,他們通過中心裂紋薄板拉伸實驗提出了尖劈帶狀塑性區的假設,即D-B模型。該模型認為,裂紋尖端的塑性區呈帶狀,受到均勻分布的屈服應力σs的影響,有助于塑性區的閉合。D-B模型適用于平面應力下的無限大平板中心裂紋分析,且假設塑性區為理想塑性材料,條件包括σ/σs≤0.6,且塑性區為帶狀而非魚尾狀。總的來說,CTOD試驗以其直觀的評估方式,對于保證材料和焊接接頭的可靠性和安全性具有重要意義。