无需在试样上预制裂纹的材料常规断裂韧性测试法.doc

1、无需在试样上预制裂纹的材料常规断裂韧性测试法（已授权专利）技术说明书吴力航一. 发明的基本目的一个受力构件是否会发生脆性断裂主要取决于该构件材料的力学本性以及构件的几何尺度这两个基本方面的综合效果。或者说，判断材料是脆性还是非脆性的，仅仅从所谓的材料本性上认定还是不够的，还必须考虑构件的几何尺度。当构件的几何尺度大到一定程度后，由于构件内裂纹尖端附近的力学约束条件都必然接近和达到平面应变状态，因此任何固体材料都是可以呈现出低应力脆性断裂的情形来的。正由于这种外在的几何尺度与内在的材料本性在构件断裂行为上的紧密不可分割性，导致了在材料断裂韧性测试方法上的某些不可实施性。当然，从理论上讲，只要试样

2、的几何尺度足够大，就能保证裂纹前沿处于理想的平面应变状态，目前已有的断裂韧性测试方法就能从测试上获得该材料的断裂韧性 KIC 值。但事实上，对于那些强度较低的材料，保障裂纹前沿处于平面应变状态所需的样品尺度过于厚大，要求材料试验机的动力规模也就过大，因此实际上是无法在目前通行的材料试验机上获取它们的断裂韧性 KIC 值的。可以理解，当前测试方法的这种局限性是由于测试方法本身的局限性所带来的。例如，对一些仍以低应力断裂为主要破坏形式的铝合金和镁合金的结构件，在实用中由于测试其断裂韧性值 KIC 所需的试样过于厚大而不可测试，只好用测试可靠性低于线弹性的 K 因子测试法的 JIC 测试来避免试样尺

3、度的困难，甚至直接用可靠性更低的传统冲击韧性值来勉强代替对它们的抵抗低应力断裂的性能方面的评估。从某种意义上可以说，当今的工业设计，是建立在采用过于宽松的抗断裂安全系数的基础之上才得以支撑的，实际上是以付出了巨大的材料和动力浪费来制造结构件的。如果能够排除掉传统测试方法中试样尺度这个影响因素，从材料本性上更加精确、更加广泛地测定所有用来制造构件的材料的断裂韧性值，就可以使得材料的断裂韧性参数与它们的其它常规机械性能参数更好的配合起来，大大合理化工业设计中由于安全系数的不合理选定造成的浪费。除了以上试样尺度与材料本性无法区分的缺陷之外，传统断裂韧性测试方法还有一个缺陷，这就是无法区分试样中两种不

4、同热力学属性的力学行为。历来的测试法采用的试样都是针对一个已经含有裂纹的裂纹体进行的，采用了含裂纹型试样，试样中全体积范围的均布的、热力学可逆性的弹性变形和发生在裂纹尖端附近的、热力学不可逆性的塑性变形定会同时出现和进行，即两种热力学属性完全不同的材料力学行为混杂在了一起难以区分。显然，即使采用了某个物理参量来作为判据（例如现在的 J 判据等） ，那么这种判据也必定只能是建立在对材料作出了一定的假定，即忽略掉了裂纹尖端由于裂尖塑性区影响的前提下才能提出来的判据。但这些曾经被忽略掉了的因素，却可能在面对低强度材料时被极大地突显出来，结果导致了按这种试样进行的测试中出现了难以克服的测试误差。凡此以

5、上这些问题的存在都是由于采用了含裂纹的试样才带来的，不跳脱出采用含裂纹型试样的窠臼，断裂韧性测试中的这些问题是无法真正得到解决的。本发明针对这一现状，提出了一种可以采用极小尺度试样并且无需在试样上预先制造裂纹的测试方法，有可能从试验方法上解决目前的这种困境。从试样制备方法上看，在现有的各种材料断裂韧性测试法（获取材料的 KIC 值和 JIC 值）中，都需要首先在试样中制造出一个宏观裂纹来。由于裂纹的制作过程十分繁复，以及作出的裂纹状况对随后的测试结果非常敏感，因此断裂韧性试样的制作本身就是一个较容易出现问题的环节，甚至是影响断裂韧性测试结果的决定性环节。除了上面谈到的，由于试样尺度的原因造成的

6、对低强度材料的不可测试性外，即使是对于所谓可以测试的那些高强度材料，也很容易发生由于试样裂纹制作过程的复杂性导致的测试数据的分散性，降低了数据的可信程度。因此试样制备的低可靠性和高成本也是一个有待改进的问题。二. 试样的结构及其测试装置1. 试样的形式与制作为了解决断裂韧性测试对试样尺度依赖性的弊病，本发明采用了在待测材料试样表面附上一层已知机械性能参数的脆性薄层，通过在加载过程中这层脆性层的开裂直接在待测材料试样表面上“制造出”一个裂尖塑性区来。根据已知的脆性薄层的机械性能参数和已知的外加载荷，就可以确定该裂纹对裂尖处基底材料（待测材料）的加载数据。通过测定在这个加载条件下在待测材料表面上制

7、造出这个裂纹前沿塑性区所需的塑性变形功，并通过合理的方法外推至使得材料在单向拉伸实验中出现内缩颈时对应的塑性变形功，就可以确定出该材料在裂尖塑性区内萌生空穴的临界塑性功，也就是待测材料中裂纹开始发生扩展的临界塑性能。本发明中采用的试样如图1所示。图 1. 测试试样从试样的形式上看，采用了高弹性模量的脆性薄层引入裂纹。根据材料力学，复合梁中的应力按弹性模量分配并具有成反比的规律，1/K1 =2/K2 （1）其中， 1，K 1是分布于薄层中的应力及薄层材料的弹性模量； 2，K 2是待测材料中的应力分布及它的弹性模量。由（1）式可见，脆性层弹性模量与待测的基体材料的弹性模量比值是关于薄层实际厚度与它

8、相对于基体材料而言的等效厚度的放大系数。在薄层实际厚度一定的情况下，它的弹性模量与基体材料弹性模量差别越大，它的等效厚度也就越大。薄层开裂后，薄层的厚度就是裂纹的长度 a。与上述同理，这个 a 在待测材料中的等效长度也同样地被脆性层的高弹性模量放大了，使之等效为存在于基体待测材料中的一个更长的裂纹。不难想象，传统的断裂韧性试样是在试样的体内人为的预先制成裂纹，裂纹是向试样体内延伸的。在本发明中，通过高弹性模量脆性层的引入就相当于将原来向试样体内延伸的裂纹向相反的方向、即向虚空中作了等效的延伸，这就将传统试样制备中难以避免的困难化解掉了。也基于同样的理由，本测试方法中的试样尺度可以远小于传统的三

9、点弯曲和紧凑拉伸试样，可以在试样总体尺度很小的情况下，很容易地保证沿裂纹 Z 轴方向的尺度远大于沿 X 和 Y方向上的尺度，因此可以保障裂纹前沿处于理想的平面应变状态。这样一来，从试样的采用上就把尺度因素有效地排除掉了。另外，由于无需在试样上预制裂纹，也就大大减少了试样制备过程中的加工误差和失败风险，因而可以大大降低试样制备的复杂程度和降低加工成本。此种试样还可以消除掉传统三点弯曲试样和紧凑拉伸试样在用高周疲劳法制作裂纹时不可避免地会出现的裂纹前沿线发生弯曲的情形。它能够保证裂纹前沿线的始终平直。这就更加理想地保障了理论上提出的平面应变状态的要求。采用这种试样还大大降低了对试验机动力规模的要求

10、，使得在小动力试验机上就可以对低强度的韧性材料进行断裂韧性KIC 值的测定。从理论上讲，是可以适用于任何材料的常规断裂韧性测试的一种测试方法。至于附于试样表面的脆性层的形成，可有多种方法。如各种类型的物理、化学镀膜方法；采用粘结胶将脆性薄片粘贴在待测试样表面上的方法。为了保证在待测材料表面上制造出来的裂纹前沿的理想状况，要求该脆性层在整个试样的加载、裂纹形成的过程中不能出现与待测材料之间界面层上的相对滑动。2. 试样的加载装置本测试法采用四点弯曲方法对试样加载。材料力学指出，四点弯曲在试样的两个内支点之间的试样中形成纯弯曲状态，即试样内的剪切应力分量为零，是一种均匀而简单的拉伸应力状态，这就便

11、于数据的计算和处理。下面的图2是该加载装置的示意图。图 2.四点弯曲试样加载装置该加载装置除了可以单独构成独立的加载、数据读取系统外，还可以直接连接于传统的材料拉伸试验机上，利用拉伸试验机的加载系统和位移数据读取系统来获取测试数据，从这个意义上讲，它又是一种实施方法简单、改进成本低廉的、可以大大扩展现有材料试验机功能和测试范围的有效装置。除了四点弯曲方法之外，三点弯曲、拉伸、扭转等加载方式，只要是可以首先在表面附有了脆性层的试样中首先引发裂纹并止裂于待测的基体材料表面的其它加载方式，都可以获得相应的裂尖塑性区形成的信息，都是可以实现对不同加载方式下的裂纹扩展行为的测试的。也就是说，试样表面脆性

12、层材料及其尺寸的采用和加载装置的加载方式就是要保障能首先在试样的表面脆性层上引发裂纹并能止裂于脆性层和基体待测材料的表面。三. 理论依据力学和热力学的一个重大区别在于它们方法论上的极不相同上。 “平衡”是力学的立论精髓，反之，揭示“非平衡”则是热力学的基本任务。也可以说，力学（包括目前的断裂力学）本质上是一种能量平衡学，目前仍然是属于热力学第一定律范畴内的一门学科。而热力学本质上是动力学，非平衡则是一切动力过程的基本特征（断裂问题本质上显然也是一个动力学问题,一个非平衡的问题，即是一个属于热力学第二定律范畴的问题） 。一个历来的力学家在处理断裂问题时，必定会尽可能通过设定一些假定从问题中寻找出

13、平衡特征来，并据此建立求解问题的微分方程。他对一切破坏平衡性的因素都会本能的利用假定来尽力排除掉。无论从应力-应变的分析还是从能量的分析上着手，这种平衡术都在顽强地体现着。显然，表现出不可逆性的一切真实过程，由于它们运动的单向性和不可逆转性，都是“天生”的破坏平衡的因素，当然也都在被力学家们尽力排除之列。无论是建立在线弹性力学还是弹塑性力学基础上的 K 理论和 J 理论，对于裂纹尖端出现的不可逆性塑性变形都是力求要排除掉的，不排除就无法建立基于力学的理论方法。因此在传统的断裂力学中，裂尖塑性区的塑性变形行为都是被视为误差来处置的。也就是说，这些 K 和 J 判据都是根据塑性区外的弹性应力-应变

14、为主体来建立的。对塑性区内的情形和与之相关的行为都是被当作误差或向弹性行为的方向来作出修正的（但这种修正其实是得不到任何测试数据的直接支持的） ，这就是当前问题关键之所在。构件材料中的裂纹扩展过程，就热力学观点看来，是一个典型的热力学不可逆过程。那么决定这个过程能否发生的热力学判据，应该是热力学属性上的自由能 Z，而不可能是代表体系（试样）与外界环境交换的总能量的焓 H。严格说来，焓是不具备判据功能的。只有在可以忽略掉过程热效应的情况下，即固体力学假定的那种理想材料的情况下，焓才能完全等同于自由能，也才能够具有所谓的断裂判据的功能。不难发现，目前的所谓断裂判据（K、J 等） ，其实都是建立在一

15、定假定（条件）基础上的一种判据，离开了这些条件，判据就不可用了。根据热力学第二定律的自由能表达式W ZST （2 ）W-外加总能；Z-过程进行的自由能；S-熵；T-绝对温度式中的三个项代表了物理含义各不相同的能量项。其中 W 代表了外加载荷对试样提供的总动力能，即焓 H；Z 代表了真正对裂纹扩展起作用的那部分动力能； ST 代表了在加载过程中转化为热量和塑性变形功的能量部分，即不会对裂纹扩展提供动力的能量占有部分。一般而言，对自由能 Z 项的直接测定是十分困难的。但由（ 2）式不难看出，如果能直接测定出 ST 项的大小，实际上也就完全确定了 Z 项的大小。热力学第二定律指出，任何一个不可逆过程

16、发生时，外界提供给过程的总能焓 H都必然会在过程的进行中发生分裂，必然会分裂出不推动过程进行的非动力部分热量Q。真正能对过程的进行提供推动力的能量是总能中扣除了热量的剩余部分，这个剩余的部分就是真正的裂纹扩展的推动力自由能 Z。作为一个理想的材料断裂判据，应该是符合热力学属性上的自由能 Z 性质的参量，而不能是仅代表了总能的焓 H 的参量。在目前的断裂韧性测试方法中，由于测试方法本身的限制，只能是从外加总载荷和总位移的变化去获得测试数据，从这种角度获得的判据，应该是热力学意义上的焓值而不是自由能值。测试曲线上的临界拐点是焓值的改变点。因此这种判据在面对具有不同的热量分裂行为的不同材料或同一种材

17、料的不同加载速率时，就不可避免地会出现难以排除的先天误差来。可以明了，这种误差是一种原理性的误差，是无法通过提高现有测试技术的测试精确度来消除掉的。找出一种新的材料断裂韧性测试方法，它可以将自由能项真正从外加载荷的总能中分离出来，就有可能提供从根本上排除掉这种原理性误差的方法。本发明就是基于这种思考的、一种易于实施的、并且是一种常规性的测试方法。另外，如果考虑到任何实际的过程都只能是所谓的热力学过程，都是具有过程热效应的，按照前面所述的理由，一个理想的断裂判据，应该是一个具有能量量纲的参量，即自由能属性的参量。只有在固体力学假定的那种理想材料的情况下，由于忽略掉了热效应，材料的应力和应变之间的

18、关系满足理想的虎克定律的关系，裂纹扩展也只是一个符合能量平衡的可逆的过程，只有在这种理想情况下，仅仅由应力或应变构造成的参量才是与自由能属性完全同一的。而对于实际情况，由于有热效应的加入，直接根据应力和应变而确定的参量就不再可能是裂纹扩展行为中的不变量了。由于热效应是一个与加载过程有关的量，因此应力和应变也成为了与加载过程相关的量了。那么，什么才是裂纹扩展过程中的不变量呢？金属学和材料学指出，存在于塑性区内的塑性变形损伤能才是自由能属性的参量，它才是与加载过程无关的不变量。此论点可以借助试样的简单拉伸试验曲线来说明：随着对试样加载的速率不同，拉伸曲线可以表现出在拉伸图上的上、下不同的位置上（表

19、现出随加载过程不同而不同的应力、应变行为） 。因此，拉伸载荷的大小，即试样中的应力大小并不是一个与过程无关的不变量。用载荷的大小来评定该材料的抗拉强度，严格说来，是必须指明加载速率的。但是，无论加载的速率是多少，由这个拉伸曲线与横坐标构成的面积（是一个能量参量）则是一个与加载速率无关的不变量，这个量就是自由能属性的参量，也才是真正意义上的材料常数。所以说，一个较为合理的测试方法，能直接从测试中提取出来的应该是一种具有能量量纲的自由能属性的参量。至于在实用中为了便于使用而采用的应力参量则应该是由这种能量参量导出来的二级参量。断裂问题是一个较一般固体力学问题更为特殊的问题。从构件总体上看，涉及到的

20、确实只是小应变和低应力，但在对断裂起着决定性作用的裂纹尖端区域内，材料又确实经受着直至塑性变形乃至萌生孔洞的破坏过程。因此，断裂力学问题实质上是一个横跨了固体力学各个学科范畴的、一个十分特殊的固体力学问题。因为裂纹的存在而将局部因素充分扩大了，是一种典型的局部决定总体的情形。如果测试方法仅从总载荷或总位移量上来测定裂尖的力学行为，由于裂尖局部的应力、应变量很容易被整个试样总体积中的应力、应变量混合起来难以区分，因此发生在裂尖附近的、程度上十分剧烈的、对材料断裂具有决定性意义的塑性变形，却会因为它在试样总体应力、应变量中只占有很小的能量份额而被掩盖掉或受到强烈的干扰，因而降低了对其测试的灵敏程度

21、。裂纹尖端出现塑性区就意味着外载荷施加的总能中的一部分被消耗于了形成这个塑性区的塑性功了。由于材料的塑性变形是一种将功转化为热量的机制，并且对应这部分能量的热量是不会在试样中存留住的，是必然被热传导引出到试样体外去的。因此它是不会对塑性区内的空穴形成 裂纹扩展提供动力的。这种在裂纹形成时必然会出现、又随着材料的不同而大小不同的塑性变形热量就导致了传统测试方法在测试数据处理上的巨大困难和误差。这也是当前测试方法无法将此塑性变形热量从测试参数中分离出来而必然具有的缺陷。塑性区形成后，残存于塑性区内的弹性畸变能才是自由能属性的，它就是材料的塑性损伤能，即是真正使材料萌生孔洞从而促进裂纹扩展的真实动力

22、能。构件中的一个裂纹，实质上是一个将外载荷的作用转嫁于裂尖那部分材料上的施力机构。这种情形与一个可以将平行光线能聚焦于焦点的光学放大镜的功能完全类似。从施加应力作用的实质效果上而言，与对该部分材料施加一个简单拉伸的作用力并无不同，本质上仍然是造成该部分的材料出现了相应的塑性损伤。当这种损伤达到了材料可以容忍的临界值时，材料中就会出现“相变”萌生空洞、形成新的内空洞表面（此时就意味着裂纹开始发生了扩展了） 。虽然从应力分析或应变分析入手要想准确确定裂尖的状况是一件十分复杂的事情，难以获得精确的数据。但如果从对塑性变形区中的塑性损伤能测定的角度着手，找出临界塑性损伤能这个真正决定裂纹扩展的参量就可

23、以大大简化测试技术的复杂程度，增大对不同材料的适用程度和和提高判断的精确度。代表了总的外加载荷能中的非动力项 ST 的塑性功的被测知也就确定了真实的动力项自由能项（Z） 。也就是说，本发明可以从具体测试方法上解决对裂纹扩展这种热力学过程的真实判据的获取。由第四节中的叙述将可以清楚地明了这一点。四. 测试数据的获得和转换成常规的 KIC 值的方法当外加载荷 P 持续压下到一定程度时，试样上的两个内支点间由于纯弯曲而产生的拉伸应力使得试样脆性层开裂（为了人为地确定开裂的位置与数量，可以预先在脆性层边缘出开出相应的小缺口以便引裂） ，并在此时停止加载。此时由于脆性层的开裂，载荷位移图上会出现一个沿位

24、移轴方向的“突进” 。由于作为基体的待测材料的韧性远低于脆性薄层材料，因此脆性薄层中的裂纹将终止于脆性层与基体的界面上，裂纹不会进一步向基体待测材料中继续扩展。同样由于基体材料的低强度，脆性层中的裂纹就会在基体材料表面上造成一个远大于在脆性层材料中的裂尖塑性区。为了进一步确定残存于这个塑性区中的塑性损伤储存能（萌生塑性区内空洞的自由能）的大小，仍然按照原来加载的速率反向卸载。这样就可以将存在于整个试样中的总体的弹性变形能排除掉。此时基体中与加载前唯一的不同就是出现了若干条裂尖塑性区线（考虑到加强测试信息，可以在脆性层上引裂多条裂纹） 。由于塑性区的出现，因此卸载的应力应变曲线将不会回到坐标原点

25、 O， 而是与 O 具有一段距离的 C 点。 O 点与 C 点之间的距离就表现了形成裂尖塑性区所造成的残余位移量。这种加载 卸载的曲线图示意如图3。图 3.试样加载卸载示意图图中纵坐标 P 表示外载荷，横坐标 V 表示沿试样长度 X 方向上的位移。下面针对图3各线段的含义作一说明。O-A 线段：表现了试样开裂前的弹性加载历程A 点： 是脆性层开裂的临界点A-B 线段：表现了基体材料表面上裂尖塑性区形成的载荷 位移情况B-C 线段：表现了为获得裂尖塑性区形成造成的残余变形而对样品卸载的历程A-E 线： 对横坐标的垂直线。表示脆性层开裂时的位移量B-F 线： 对横坐标的垂直线。表示裂尖塑性区形成完

26、毕时的位移量在图3中，最具有意义的有两块面积。一个是 ADEF 构成的矩形的面积；另一个是ABD 构成的曲边三角形的面积。由于材料的理想塑性变形是一种没有任何形变硬化的行为，并且是能完全将形变功转化为热量的一种机制，因此在载荷位移图上表现为一段与位移坐标平行的水平线。在这里就是由 A-D 线段表现的裂尖塑性区塑性变形中的理想塑性变形的分量。这个由 ADEF 构成的矩形面积的大小就是被这个理想塑性变形分量全部转化为了热量的那部分能量。A-B 曲线表达了裂尖塑性区形成过程中的材料冷作硬化情况。因此 ABD 曲边三角形面积表现的是除去了热量转换外的那部分以塑性损伤能形式储存于塑性区中的能量大小。这个

27、储存能是不会被传热而释放掉的，也是不会随着外载荷的卸除而消失的。它就是造成塑性区中萌生空洞的自由能属性的储存能。这个部分的能量才是真正的材料常数和不随加载历程、加载速率而变的不变量。不难想象，随着加载速率的不同，A-B 曲线的斜率也不同。由于 ABD 曲边三角形面积的不变性，从而导致了 ADEF 矩形面积也随之变化。这就说明，塑性区形成时的热效应大小也是随着加载速率的改变而改变的。但是，不管加载速率如何变化，对于确定的待测材料，ABD 曲边三角形的面积都是始终不会改变的。在此用符号 Wo 来代表这个裂尖塑性损伤能。这样一来，通过本发明的测试方法，就提取出了一个在裂尖塑性区形成过程中的、不变量性

28、质的与材料断裂韧性相关的参量了。经过对同一种材料在不同脆性层厚度时的测试，以及对不同材料进行的此类测试，不难建立起裂纹长度 a，外加载荷 P，裂尖塑性区塑性损伤能 Wo 之间的关系式Wof(a,P) (2)获得了塑性损伤能 Wo 及它与裂纹长度、外载的关系式后，下面的任务就是将 Wo 外推至材料发生裂纹扩展时的临界值，并将这个对应于塑性区内空洞萌生的临界塑性损伤能用符号 WIC 来表示。本人也已从理论上和计算方法上提出了这种外推的依据和实验方案。图 4.材料的简单拉伸曲线由本发明测试法中得到 Wo 值，按照面积相等的关系，就是在图4 中 ABD 曲边三角形面积。由简单拉伸曲线揭示的该材料的临界

29、塑性损伤能由抗拉强度 b 指出的曲边三角形AbD的面积大小确定。因此，表现了裂纹开始扩展的材料断裂韧性的临界断裂塑性损伤能 WIC 可表示为WICf(a, b) (3)注意到参量 K、J 与能量释放率 G 之间具有定量关系，又根据（ 2）式可以求出在待测材料中形成某个长度裂纹的能量释放率 G，因此可以建立起 Wo 与 K、J 之间的定量关系式Wog(k,J) (4)同理，也就可以建立起材料断裂韧性 KIC、J IC 和 WIC 之间的关系WICg(K IC, JIC) (5)通过以上步骤，就可以将本发明测试方法中获得的测试参数直接转换成与当前工程界通用的材料断裂韧性参量。因此，本测试方法无论从

30、试验方法上还是数据的处理上就成为了一种可以十分方便地被采用的材料断裂韧性的常规性测试方法。可以想见，用此方法测试材料的裂尖塑性损伤能 Wo，如果材料的屈服强度越低，可以获得的裂尖塑性区就越大、塑性变形能也就越大、测试结果就越准确。而对于那些高强度材料，则因为可以获得的裂尖塑性区较小，因此测试结果可能就没有那么灵敏。我们知道，传统的材料断裂韧性测试方法对于高强度材料的测试结果是十分灵敏和可信的，但对于低强度材料的测试则较为困难。由此可见，本发明提出的测试方法成为了目前传统测试方法的一个十分有力的互补性的方法。对于那些高强度材料可以采用传统方法测试；对于低强度材料则可以采用本测试法测试。采用本发明

31、的试样，可以清楚地将试样加载过程中两种不同的热力学属性的力学行为区分跟开来。在表面材料开裂点 A 之前，是一个理想的线弹性材料的弹性变形过程，A 点过后，裂尖塑性区形成。因此，利用此试样，可以将线弹性断裂力学的计算方法用于任何强度材料的断裂韧性的测试和计算。把理论上十分可靠和成熟的线弹性理论与实验上十分可靠的材料简单拉伸实验直接沟通起来，形成了一种从理论到实验方法都十分可靠的材料断裂韧性的常规测试方法。从本方法的测试原理和试样形式不难看出，从理论上讲，本测试法可以适用于任意低的强度的材料断裂韧性测试。因此，加上它对传统方法的互补关系就有可能使得工程界可以将对材料的断裂韧性的测试拓宽到任意材料中去。从当前的试验机制造上来看，正如前面提到过的，本测试法完全可以作为一个简单的试验机附件很容易地加装到目前已经定型的任何试验机上去，其结果将大大扩展已有试验机产品对各种材料的适用范围和改良其测试的精确程度，形成一个具有巨大市场的材料试验机生产的产业模式。