[發明專利]一種不同參數對材料疲勞裂紋擴展性能影響的檢測方法

無效

• 申請號: 201210106340.3
• 申請日: 2012-04-12
• 公開（公告）號: CN102645385A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 許天旱
• 申請（專利權）人: 西安石油大學
• 主分類號: G01N3/36
• 分類號: G01N3/36;G01N1/28
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司 61202
• 代理人: 第五思軍

技術領域

本發明屬于涉及材料的疲勞裂紋擴展性能檢測技術領域，具體涉及一種不同參數對材料疲勞裂紋擴展性能影響的檢測方法。

背景技術

套管鉆井技術作為一種新的經濟的鉆井方式，已經改變了傳統的作業方式，因此對材料提出了既不同于過去固井用套管的性能要求，也不同于過去鉆井用鉆桿的性能要求。除了承受靜態載荷，要求材料具有較高屈服強度和抗拉強度的同時必須承受動態載荷，要求必須具有足夠高的抗疲勞裂紋擴展能力，尤其對于某些地質結構多變的環境，如巖石、粘土層等等。通常為了工程設計，需要測試材料疲勞裂紋擴展性能參數。但眾所周知，在相同試驗條件下，不同試樣的的試驗結果分散性很大，影響因素包括不同試樣尺寸偏差帶來的影響的，試樣夾持位置差異造成的影響。通常為了消除各種因素的影響，采用多組試樣取其平均值，這不但浪費了試樣，浪費了時間，占用了試驗機時，而且也不能保證試驗結果真實地反映試驗參數對疲勞裂紋擴展性能的影響。

本發明主要就是解決了這個問題，實現了單個試樣、更低成本、準確測試相同材料相同參數下的疲勞裂紋擴展性能。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供了一種不同參數對材料疲勞裂紋擴展性能影響的檢測方法，單個試樣、更低成本、準確測試相同材料相同參數下的疲勞裂紋擴展性能，最大的特點是成本低，準確度高。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種不同參數對材料疲勞裂紋擴展性能影響的檢測方法，包括有如下步驟：

第一，根據標準加工試樣，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，預裂長度為1.5～4.5mm；

第二，根據標準試驗方法將試樣夾持在疲勞試驗機上，試驗機型號為PLD-100型液壓伺服疲勞試驗機，裂紋長度由微機輔助電位法監測，電位函數由邊界元法計算給出；

第三，根據不同檢測試樣施加不同試驗參數；

第四，處理試驗數據，比較試驗結果；根據電腦采集到的數據：包括裂紋擴展的長度和對應的加載次數，然后計算不同裂紋長度處的裂紋擴展速率，對于降載和升載過程，采用割線法計算裂紋擴展速率；對于恒載實驗過程，采用七點遞增多項式計算裂紋擴展速率，并根據裂紋長度及載荷等參數計算應力強度因子幅度，計算應力強度因子幅度的公式為：

△K＝K_max－K_min?????

????式中：

△K為應力強度因子幅度MPa·m^1/2；

K_max和K_min分別為最大和最小應力強度因子幅值MPa·m^1/2；

應力強度因子K通過下式計算：

????????

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；

??????????

式中：

f（a/W）為修正函數；

a?為裂紋長度mm；

w為試樣的寬度mm；

然后將不同參數下所檢測到的數據（da/dN和△K）繪制在同一雙對數坐標系中（lg(da/dN)-lg(△K)），進行對比分析。

本發明的有益效果是：

與現有技術相比，采用本發明能實現單個試樣、更低成本、準確測試相同材料相同參數下的疲勞裂紋擴展性能，保證了試驗結果真實地反映試驗參數對疲勞裂紋擴展性能的影響，具有檢測效率高、精確的特點。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步詳細說明。

實施例一

對于一種套管鉆井鋼K55，測試不同應力比對其Paris常數的影響，包括有如下步驟：

第一，根據標準加工試樣，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，預裂長度為2mm；

第二，根據標準試驗方法將試樣夾持在疲勞試驗機上，試驗機型號為PLD-100型液壓伺服疲勞試驗機，裂紋長度由微機輔助電位法監測，電位函數由邊界元法計算給出；