[發明專利]一種確定材料在不同應力比下的Paris參數C和m的方法

無效

• 申請號: 201210155421.2
• 申請日: 2012-05-18
• 公開（公告）號: CN102645366A
• 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: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00
• 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

本發明涉及材料疲勞裂紋擴展性能確定技術領域，具體涉及一種確定材料在不同應力比下Paris參數C和m的方法。主要應用于確定材料材料疲勞裂紋擴展性能。

背景技術

在研究套管鉆井鋼的疲勞裂紋擴展性能過程中發現，Paris參數C并非為常數，而是受到應力比的顯著影響。m值相對比較穩定。而套管在鉆井過程中由于井況復雜，諸如巖石、粘土層等等，都會導致應力比發生變化，從而導致裂紋擴展速率發生變化，使得Paris公式應用受到局限性。盡管1971年，W.Elber?對Paris公式：

進行了修正定義如下

其中da/dN?為疲勞裂紋擴展速率（m/cycle），C_eff和m_eff是材料常數；

提出了有效應力強度因子的概念，但沒有廣泛應用到工程實踐中去。主要是因為觀察到了裂紋閉合效應現象，但沒有在各個參量之間建立定量關系。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的目的是提供一種確定材料在不同應力比下的Paris參數C和m的方法，具有方法簡單，不需要添加設備，精度高，適用范圍廣的特點。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種確定材料在不同應力比下的Paris參數C和m的方法，包括如下步驟：

第一、在雙對數坐標系中繪制材料在不少于四種不同應力比下的lgda/dn-lg△K曲線，根據下式求取不少于四種不同應力下的Paris參數C和m；

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上式中，da/dN為疲勞裂紋擴展速率（m/cycle）；

第二、基于上表中的應力比和Paris?參數C?/×10^-13?，利用最小二乘法獲得應力比和C之間的關系式，C=f（R）；

式中：C為Paris參數，R為應力比；

第三、基于以下公式將不同應力比下的△K轉換為△K_eff，

△K_eff＝△K?()_???

上式中，△K_eff為有效應力強度因子范圍(MPa·m^1/2)；△K為應力強度因子范圍(MPa·m^1/2)；R為應力比；

第四、將所有的△K_eff按照從小到大次序排列，△K對應的疲勞裂紋擴展速率不變，然后在雙對數坐標系中繪制一條曲線；

第五、基于如下公式求取材料參數C_eff?和m_eff，

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其中，C_eff和m_eff是材料常數；da/dN為疲勞裂紋擴展速率（m/cycle）；

第六、根據第二步中的公式和C_eff?，建立C，C_eff及R之間的關系式，如下所示：?C=C_eff（AlnR＋B?）；

式中B為常數；

第七、根據應力比R，C_eff及常數A和常數B，求得任何應力比下的Paris參數C，根據m_eff?取任意應力比下的Paris?參數m?為m_eff，根據Paris公式計算不同應力比下，不同△K對應的疲勞裂紋擴展速率。

本發明的有益效果是：