[发明专利]一种不同参数对材料疲劳裂纹扩展性能影响的检测方法

权利要求书

1.一种不同参数对材料疲劳裂纹扩展性能影响的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一，根据标准加工试样，采用紧凑拉伸试样，试样厚度B为1～20mm，宽度W为30～100mm，切口采用线切割方式加工，预裂长度为1.5～4.5mm；

第二，根据标准试验方法将试样夹持在疲劳试验机上，裂纹长度由微机辅助电位法监测，电位函数由边界元法计算给出；

第三，根据不同检测目的施加不同试验参数，利用韧带尺寸减去预裂长度及失稳断裂预留长度，然后将剩余尺寸根据根据参数变化数量均分；

第四，处理试验数据，比较试验结果；根据电脑采集到的数据：包括裂纹扩展的长度和对应的加载次数，然后计算不同裂纹长度处的裂纹扩展速率，对于降载和升载过程，采用割线法计算裂纹扩展速率；对于恒载实验过程，采用七点递增多项式计算裂纹扩展速率，并根据裂纹长度及载荷等参数计算应力强度因子幅度，计算应力强度因子幅度的公式为：

△K＝K_max－K_min

    式中：

△K为应力强度因子幅度MPa·m^1/2；

K_max和K_min分别为最大和最小应力强度因子幅值MPa·m^1/2；

应力强度因子K通过下式计算：

        

式中：

P为所施加的最大载荷kN；

B为试样的厚度mm；

W为试样的宽度mm；

 为修正函数；

          

式中：

f（a/W）为修正函数；

a 为裂纹长度mm；

w为试样的宽度mm；

然后将不同参数下所检测到的数据（da/dN和△K）绘制在同一双对数坐标系中（lg(da/dN)-lg(△K)），进行对比分析。

2.根据权利要求1所述的一种不同参数对材料疲劳裂纹扩展性能影响的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一，根据标准加工试样，采用紧凑拉伸试样，试样厚度B＝4.8mm，宽度W＝30mm，切口采用线切割方式加工，预裂长度为2mm；

第二，根据标准试验方法将试样夹持在疲劳试验机上，试验机型号为PLD-100型液压伺服疲劳试验机，裂纹长度由微机辅助电位法监测，电位函数由边界元法计算给出；

第三，设置试验温度为室温，频率为10Hz，加载波形为正弦波型，载荷为1.4kN，试验应力比R＝P_min/P_max，分别为：0.1、0.3、0.5、0.7，检测顺序依次为应力比0.1→0.3→0.5→0.7，根据韧带长度15mm，预裂纹长度1.5mm，失稳断裂长度预留5.5mm，每一种应力比下的裂纹扩展长度为2mm；

第四，处理试验数据，比较试验结果；

根据电脑采集到的数据：包括裂纹扩展的长度和对应的加载次数，然后采用七点递增多项式计算不同裂纹长度处的裂纹扩展速率，并根据裂纹长度及载荷等参数计算应力强度因子幅度，计算应力强度因子幅度的公式为：

△K＝K_max－K_min

    式中：

△K为应力强度因子幅度MPa·m^1/2；

K_max和K_min分别为最大和最小应力强度因子幅值MPa·m^1/2；

应力强度因子K通过下式计算:

        

式中：

P为所施加的最大载荷kN；

B为试样的厚度mm；

W为试样的宽度mm；

 为修正函数；

          

式中：

f（a/W）为修正函数；

a 为裂纹长度mm；

w为试样的宽度mm；

然后将不同应力比下所检测到的数据（da/dN和△K）绘制在同一双对数坐标系中（lg(da/dN)-lg(△K)），进行对比分析；所获得的Paris常数 m和C 如下：应力比为0.1时，m为3.43265，C为6.5；应力比为0.3时，m为3.3621，C为18；应力比为0.5时，m为3.4128，C为22；应力比为0.7时，m为3.4237，C为25；

m 是无单位常数；C的单位是[m][cycle^-1][(MPam^1/2)^-m]；

该方法实现了通过一个试样完成四种不同应力比的对疲劳裂纹扩展Paris区Paris常数的确定任务。