[發(fā)明專(zhuān)利]一種不同參數(shù)對(duì)材料疲勞裂紋擴(kuò)展性能影響的檢測(cè)方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210106340.3
• 申請(qǐng)日: 2012-04-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102645385A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許天旱
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安石油大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N3/36
• 分類(lèi)號(hào): G01N3/36;G01N1/28
• 代理公司: 西安西達(dá)專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 61202
• 代理人: 第五思軍

1.一種不同參數(shù)對(duì)材料疲勞裂紋擴(kuò)展性能影響的檢測(cè)方法，其特征在于，包括如下步驟：

第一，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)加工試樣，采用緊湊拉伸試樣，試樣厚度B為1～20mm，寬度W為30～100mm，切口采用線切割方式加工，預(yù)裂長(zhǎng)度為1.5～4.5mm；

第二，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法將試樣夾持在疲勞試驗(yàn)機(jī)上，裂紋長(zhǎng)度由微機(jī)輔助電位法監(jiān)測(cè)，電位函數(shù)由邊界元法計(jì)算給出；

第三，根據(jù)不同檢測(cè)目的施加不同試驗(yàn)參數(shù)，利用韌帶尺寸減去預(yù)裂長(zhǎng)度及失穩(wěn)斷裂預(yù)留長(zhǎng)度，然后將剩余尺寸根據(jù)根據(jù)參數(shù)變化數(shù)量均分；

第四，處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，比較試驗(yàn)結(jié)果；根據(jù)電腦采集到的數(shù)據(jù)：包括裂紋擴(kuò)展的長(zhǎng)度和對(duì)應(yīng)的加載次數(shù)，然后計(jì)算不同裂紋長(zhǎng)度處的裂紋擴(kuò)展速率，對(duì)于降載和升載過(guò)程，采用割線法計(jì)算裂紋擴(kuò)展速率；對(duì)于恒載實(shí)驗(yàn)過(guò)程，采用七點(diǎn)遞增多項(xiàng)式計(jì)算裂紋擴(kuò)展速率，并根據(jù)裂紋長(zhǎng)度及載荷等參數(shù)計(jì)算應(yīng)力強(qiáng)度因子幅度，計(jì)算應(yīng)力強(qiáng)度因子幅度的公式為：

△K＝K_max－K_min

????式中：

△K為應(yīng)力強(qiáng)度因子幅度MPa·m^1/2；

K_max和K_min分別為最大和最小應(yīng)力強(qiáng)度因子幅值MPa·m^1/2；

應(yīng)力強(qiáng)度因子K通過(guò)下式計(jì)算：

????????

式中：

P為所施加的最大載荷kN；

B為試樣的厚度mm；

W為試樣的寬度mm；

?為修正函數(shù)；

??????????

式中：

f（a/W）為修正函數(shù)；

a?為裂紋長(zhǎng)度mm；

w為試樣的寬度mm；

然后將不同參數(shù)下所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)（da/dN和△K）繪制在同一雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中（lg(da/dN)-lg(△K)），進(jìn)行對(duì)比分析。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不同參數(shù)對(duì)材料疲勞裂紋擴(kuò)展性能影響的檢測(cè)方法，其特征在于，包括如下步驟：

第一，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)加工試樣，采用緊湊拉伸試樣，試樣厚度B＝4.8mm，寬度W＝30mm，切口采用線切割方式加工，預(yù)裂長(zhǎng)度為2mm；

第二，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法將試樣夾持在疲勞試驗(yàn)機(jī)上，試驗(yàn)機(jī)型號(hào)為PLD-100型液壓伺服疲勞試驗(yàn)機(jī)，裂紋長(zhǎng)度由微機(jī)輔助電位法監(jiān)測(cè)，電位函數(shù)由邊界元法計(jì)算給出；

第三，設(shè)置試驗(yàn)溫度為室溫，頻率為10Hz，加載波形為正弦波型，載荷為1.4kN，試驗(yàn)應(yīng)力比R＝P_min/P_max，分別為：0.1、0.3、0.5、0.7，檢測(cè)順序依次為應(yīng)力比0.1→0.3→0.5→0.7，根據(jù)韌帶長(zhǎng)度15mm，預(yù)裂紋長(zhǎng)度1.5mm，失穩(wěn)斷裂長(zhǎng)度預(yù)留5.5mm，每一種應(yīng)力比下的裂紋擴(kuò)展長(zhǎng)度為2mm；

第四，處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，比較試驗(yàn)結(jié)果；

根據(jù)電腦采集到的數(shù)據(jù)：包括裂紋擴(kuò)展的長(zhǎng)度和對(duì)應(yīng)的加載次數(shù)，然后采用七點(diǎn)遞增多項(xiàng)式計(jì)算不同裂紋長(zhǎng)度處的裂紋擴(kuò)展速率，并根據(jù)裂紋長(zhǎng)度及載荷等參數(shù)計(jì)算應(yīng)力強(qiáng)度因子幅度，計(jì)算應(yīng)力強(qiáng)度因子幅度的公式為：

△K＝K_max－K_min

????式中：

△K為應(yīng)力強(qiáng)度因子幅度MPa·m^1/2；

K_max和K_min分別為最大和最小應(yīng)力強(qiáng)度因子幅值MPa·m^1/2；

應(yīng)力強(qiáng)度因子K通過(guò)下式計(jì)算:

????????

式中：

P為所施加的最大載荷kN；

B為試樣的厚度mm；

W為試樣的寬度mm；

?為修正函數(shù)；

??????????

式中：

f（a/W）為修正函數(shù)；

a?為裂紋長(zhǎng)度mm；

w為試樣的寬度mm；

然后將不同應(yīng)力比下所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)（da/dN和△K）繪制在同一雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中（lg(da/dN)-lg(△K)），進(jìn)行對(duì)比分析；所獲得的Paris常數(shù)?m和C?如下：應(yīng)力比為0.1時(shí)，m為3.43265，C為6.5；應(yīng)力比為0.3時(shí)，m為3.3621，C為18；應(yīng)力比為0.5時(shí)，m為3.4128，C為22；應(yīng)力比為0.7時(shí)，m為3.4237，C為25；

m?是無(wú)單位常數(shù)；C的單位是[m][cycle^-1][(MPam^1/2)^-m]；

該方法實(shí)現(xiàn)了通過(guò)一個(gè)試樣完成四種不同應(yīng)力比的對(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展Paris區(qū)Paris常數(shù)的確定任務(wù)。