[发明专利]一种海水腐蚀环境下不同频率裂纹扩展速率预测方法

摘要

本发明涉及一种海水腐蚀环境下不同频率裂纹扩展速率预测方法，该方法通过空气介质中裂纹扩展速率试验，和少量海水腐蚀环境下不同频率裂纹扩展速率试验，构造数学模型，通过空气介质中裂纹扩展速率试验预测海水腐蚀环境下各种不同频率条件下的腐蚀疲劳裂纹扩展速率。本发明针对海水服役环境下不同载荷频率工况，建立了依据空气介质中不同频率测试裂纹扩展速率预测材料在海水腐蚀环境下不同频率测试裂纹扩展速率的预测方法，不用大量开展不同频率的海水腐蚀疲劳试验，试验周期大大缩短；海水腐蚀疲劳试验相对空气中疲劳试验测试成本成倍增加，通过预测模型预测腐蚀环境下疲劳性能可以大大减少腐蚀疲劳试验经费投入。

主权项

1.一种海水腐蚀环境下不同频率裂纹扩展速率预测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、开展n个试样a₁,a₂,a₃,…，a_n在1Hz～30Hz范围内i种不同频率f₁,f₂,f₃…，f_i下的空气介质中的裂纹扩展速率试验，得到裂纹扩展速率dadN与裂纹尖端应力场幅值ΔK曲线，拟合中速区Paris公式：其中：C_i为空气介质中不同频率f_i下拟合曲线系数，n_i为空气介质中不同频率f_i下拟合曲线指数；S2、在常规疲劳试验机上安装海水腐蚀环境箱，提供循环流动海水，指定海水流速，控制载荷，海水温度，对n个试样b₁,b₂,b₃,…，b_n分别开展1Hz～30Hz范围内对应i种不同频率f₁,f₂,f₃…，f_i下的海水腐蚀疲劳裂纹扩展速率试验；S3、将b₁,b₂,b₃,…，b_n试样测试结果拟合成dadN‑ΔK曲线，得到中速区Paris公式：其中：C_j为海水腐蚀环境下不同频率f_i下拟合曲线系数，n_j为海水腐蚀环境下不同频率f_i下拟合曲线指数；S4、将不同频率f_i下空气介质中和海水腐蚀环境下疲劳裂纹扩展速率曲线绘制于同一坐标系下，对比不同频率下腐蚀环境对裂纹扩展速率的影响可以确认，不同频率下腐蚀环境对裂纹扩展的影响是两面的：相对空气介质中测试结果，频率高时海水腐蚀抑制裂纹扩展，频率低时海水腐蚀加速裂纹扩展；S5、假定海水腐蚀疲劳裂纹扩展过程中存在频率影响因子F(f)，频率影响因子F(f)定义为不同频率下海水腐蚀环境中各种典型△K值对应裂纹扩展速率相对空气介质中裂纹扩展速率的加速比例平均值，拟合出频率影响因子F(f)与对应频率f呈二次多项式函数关系，表达式为：F(f)＝af²+bf+c             (4)其中，a,b,c为多项式函数的系数；S6、依据步骤S5中频率影响因子F(f)的模型，将海水腐蚀环境下不同频率的裂纹扩展速率表示为：