[发明专利]一种表面强化构件疲劳裂纹扩展速率的测定方法

权利要求书

1.一种表面梯度强化构件疲劳裂纹扩展速率的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤100，准备试样，并测量试样的硬度、显微结构特征、长度方向的残余应力沿高度方向的分布以及预制缺陷的长度；

步骤200，架设光学观测平台，观测和记录实验过程中所述试样两侧的裂纹长度变化；

步骤300，对所述试样施加适当的载荷进行实验，且在裂纹长度扩展量每次超过指定长度时，暂停实验，对裂纹进行拍照并记录当前载荷和加载周次；

步骤400，对所述试样的实验数据进行分析和处理，得到所述试样的疲劳裂纹扩展速率；

需要观察并测量液氮条件下快速打断的试样断面，并根据实验要求修正裂纹长度；所述修正裂纹长度的具体操作为：找到明显的裂纹前沿痕迹，沿与裂纹扩展垂直的方向等间距取5个数据测量点，分别测量每个点的裂纹长度后取平均值，即为相应数据测量点的修正裂纹长度；没有明显前沿痕迹的位置通过相邻两个修正裂纹长度线性插值修正。

2.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，

所述步骤100中，准备所述试样的过程包括：

步骤110，从全尺寸所述试样上截取包含表面在内的矩形试样，并确定试样的跨度长度，所述试样的高度至少为所述试样的梯度强化层厚度的10倍；步骤120，在所述试样上预制缺陷类型。

3.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，

所述步骤300中，若所述裂纹长度在当前加载载荷级且加载周次超过10⁶时不再变化，则提高一个加载载荷级；

若所述裂纹长度扩展后超过所述试样的1/2高度，则结束所述试样的实验。

4.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，

所述步骤300中，所述试样应分别在强化层、过渡层和基体至少有10个位置的测量数据；判定提高载荷级的加载周次取值根据裂纹扩展量调整，需要每加载周次的裂纹扩展量小于10^-7mm/cycle。

5.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，

所述步骤300中，暂停实验继续后，需要在前一次实验的基础上进行加载载荷的调整，调整的载荷级差应保证所述试样的数据在强化层、过渡层和基体每个测量点附近的裂纹扩展速率能够绘制出一条完整的Paris曲线。

6.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，

所述步骤400中，当前构件的疲劳裂纹扩展速率计算公式为：

dadN=C(a)ΔKn(a);]]>

其中，da/dN为裂纹扩展速率，ΔK为应力强度因子幅值，a为裂纹长度，C，n为试样材料的裂纹扩展速率特性参数。