[發明專利]一種帶環形裂紋的圓棒拉伸試樣及其制備方法

有效

• 申請號: 201310081615.7
• 申請日: 2013-03-14
• 公開（公告）號: CN103207111A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 熊慶人;馬秋榮;張偉衛;劉亞旭;徐欣;孫良;韓新利;高建忠
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油天然氣集團公司管材研究所
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N1/28
• 代理公司: 北京市德權律師事務所 11302
• 代理人: 劉麗君

1.一種帶環形裂紋的圓棒拉伸試樣，其特征在于，包括螺紋部位（4）、中部圓柱（2）和端部圓柱（3），所述中部圓柱（2）在圓棒拉伸試樣（1）的中間部位，所述中部圓柱（2）的兩端分別為所述螺紋部位（4），所述端部圓柱（3）分別在所述圓棒拉伸試樣（1）的兩端，所述中部圓柱（2）上有一缺口（5），所述缺口（5）所在的圓周面上有連續的環形裂紋。

2.一種帶環形裂紋的圓棒拉伸試樣的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

在試樣坯料上加工出一中部圓柱（2），在所述中部圓柱（2）的兩端分別加工出一螺紋部位（4），在所述試樣坯料的兩端分別加工出一端部圓柱（3），在所述中間圓柱（2）上開一缺口（5），對所述試樣坯料采用四點彎曲加載方式在旋轉彎曲疲勞方法預制裂紋，使所述缺口（5）所在的圓周面上產生連續的環形裂紋，得到帶環形裂紋的圓棒拉伸試樣。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述裂紋預制的方法，具體包括如下步驟：

采用四點彎曲加載方式在旋轉彎曲疲勞試驗機上，對所述缺口的圓棒試樣施加載荷，得到運轉周次和裂紋深度的曲線關系，根據所述運轉周次和裂紋深度的曲線關系，調整所述運轉周次。

4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述環形裂紋在所述缺口所在圓周面上對稱分布。

5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述裂紋預制時，所述裂紋尖端應力場強度因子最大值小于等于二分之一的所述試驗坯料的平面應變斷裂韌性。

6.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述裂紋預制時，所述裂紋的尖端應力場強度因子最大值的計算方法具體如式（1）、式（2）、式（3）和式（4）所示：

K1max=0.141F(L-L1)R2Rg(ϵ,ϵk)---(1)]]>

其中：

g(ϵ,ϵk)=ϵ2ϵ1-0.8012ϵ1-ϵ[ϵk(1-ϵ)+2ϵϵ]-2---(2)]]>

ϵ=d2R---(3)]]>

ϵk=RkR---(4)]]>

式中，K_1max為應力場強度因子最大值，單位為MPa·m^1/2；F為外加載荷，單位為N；L為預制裂紋加載時兩支點間距的1/2，單位為mm;L₁為施加外加載荷點間距的1/2，單位為mm；d為裂紋包圍的凈斷面直徑;R為圓柱部分的半徑，單位為mm；R_k為圓棒拉伸試樣缺口處的有效半徑，單位為mm。