[發(fā)明專利]不同應(yīng)力比下材料疲勞門檻值的預(yù)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410129662.9
• 申請日: 2014-04-01
• 公開（公告）號: CN103940663A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱明亮;軒福貞;杜彥楠;李煜佳;涂善東
• 申請（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00
• 代理公司: 上海翼勝專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 31218
• 代理人: 翟羽;曾人泉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于疲勞裂紋擴展技術(shù)領(lǐng)域，涉及材料在不同應(yīng)力比下疲勞裂紋擴展門檻值的預(yù)測方法。

背景技術(shù)

在疲勞裂紋擴展研究中，疲勞裂紋擴展門檻值（ΔK_th）是裂紋是否擴展的量度。工程中一般規(guī)定疲勞裂紋擴展速率da/dN為1×10^-7mm/cyc時對應(yīng)的應(yīng)力強度范圍ΔK為疲勞門檻值。門檻值的大小代表著材料（結(jié)構(gòu)或元件）抵抗裂紋擴展的能力。在結(jié)構(gòu)損傷容限設(shè)計中，門檻值是必需的材料性能參數(shù)，它對結(jié)構(gòu)壽命的預(yù)測和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計具有重要意義。GB/T6398-2000《金屬材料疲勞裂紋擴展速率試驗方法》給出了試驗測量的程序并提供了簡易確定疲勞門檻值的方法。中國專利申請201310419709.0“一種測量金屬材料疲勞裂紋擴展門檻值的簡易方法”公開了結(jié)合文獻(xiàn)數(shù)據(jù)和試驗數(shù)據(jù)測量疲勞門檻值的方法。

現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)和專利技術(shù)僅是針對單一應(yīng)力比條件而言的。而對于多應(yīng)力比條件而言，其測量程序復(fù)雜、繁瑣、試驗工作量大。在工程實際中，對同一種材料往往會進行多種熱處理來滿足不同性能的要求，對這一類材料的疲勞門檻值測試就更加耗時、也不經(jīng)濟。因此，研究一種能夠預(yù)測疲勞門檻值的方法是非常有必要的。在不同應(yīng)力比下疲勞裂紋擴展是具有內(nèi)在的規(guī)律性的，在掌握這些規(guī)律的情況下，若能基于某一應(yīng)力比對應(yīng)的數(shù)據(jù)來預(yù)測任意應(yīng)力比下的疲勞門檻值，就可大大減少試驗時間、節(jié)約成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決上述問題，結(jié)合近門檻值區(qū)疲勞裂紋擴展的機理，提供一種不同應(yīng)力比下材料疲勞門檻值的預(yù)測方法，僅需通過獲得R=0.9的疲勞門檻值，就可根據(jù)建立的預(yù)測模型，解決同一類材料在多種應(yīng)力比下疲勞門檻值的預(yù)測問題，可明顯節(jié)約試驗用材、時間和成本，提高工作效率。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案。

一種不同應(yīng)力比下材料疲勞門檻值的預(yù)測方法，其特征是，先根據(jù)不同應(yīng)力比下疲勞裂紋擴展數(shù)據(jù)建立疲勞門檻值的預(yù)測模型，再基于應(yīng)力比為0.9下的疲勞門檻值，實現(xiàn)對任意應(yīng)力比下的疲勞門檻值的預(yù)測，其具體步驟如下：

（1）ΔK轉(zhuǎn)換為ΔK₍₀₎

根據(jù)Kwofie模型，將任意應(yīng)力比下的ΔK轉(zhuǎn)換為應(yīng)力比為0時的等效值ΔK₍₀₎，所述等效值ΔK₍₀₎應(yīng)符合如下關(guān)系：

ΔK(0)=ΔK(R)exp(α2R1-R),]]>

式中：

R-應(yīng)力比；

ΔK_(R)-任意R時的應(yīng)力強度因子范圍；

ΔK₍₀₎-R=0時的等效應(yīng)力強度因子范圍；

α-平均應(yīng)力敏感系數(shù)，表示da/dN=1×10^-6mm/cyc時ln(ΔK_R)同(1+R)/(1-R)關(guān)系的斜率；