[发明专利]一种小试样蠕变裂纹扩展试验方法

权利要求书

1.一种小试样蠕变裂纹扩展试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：从设备或试料采取并制备用于蠕变裂纹扩展试验的小试样；

S2：利用疲劳试验机在所述小试样上预制初始裂纹；

S3：在所述小试样的表面焊接用于电流输入和电压测量的导线；

S4：将所述小试样安装在蠕变裂纹扩展试验装置上，对所述小试样加温，充分保温后施加载荷；

S5：利用位移引伸计采集所述小试样的载荷线位移量；

S6：根据测得的电压，通过直流或交流电位法获得所述小试样的裂纹长度；

S7：对试验数据进行处理，获得蠕变裂纹起裂时间、蠕变裂纹扩展速率，

其中，所述小试样是圆型紧凑拉伸小试样，其直径为20mm，试样的宽度W为15mm，厚度B为1～5mm，初始裂纹的长度a₀与试样的宽度W的比值为0.3～0.8，

在步骤S7中，所述的蠕变裂纹扩展速率采用参数C*来表征，所述参数C*由下述公式(2)计算：

其中，P是施加的载荷，B是试样的厚度，a是扩展后的裂纹长度，W是试样宽度；n是幂律蠕变指数，通过蠕变实验测试拟合双对数坐标下稳态蠕变应变率及应力之间的关系获得；是蠕变载荷线位移率，通过下述公式(3)算出，

其中，P、B和a的定义与上述相同；是载荷线位移率，由载荷线位移与时间的关系曲线，对时间求导获得；E′＝E/(1-ν²)，E是弹性模量，v是泊松比；m是幂律硬化方程ε_p＝α(σ/σ_ys)^m中的指数，α是幂律硬化方程系数，ε_p为塑性应变，σ为应力，σ_ys为屈服强度，通过拟合材料的塑性应变与应力的关系得到α及m值；J_p是塑性分量，通过下述公式(4)算出，

其中，P、B、a、W、α、m和σ_ys的定义与上述相同，小试样的h_1(a/W,m)通过有限元软件计算获得。

2.如权利要求1所述的小试样蠕变裂纹扩展试验方法，其特征在于，在步骤S1中，对制备的小试样进行表面打磨、表面抛光和/或电解抛光，去除小试样的表面残余应力。

3.如权利要求1所述的小试样蠕变裂纹扩展试验方法，其特征在于，在步骤S2中，预制裂纹时的最大载荷低于试验时对小试样施加的载荷。

4.如权利要求1所述的小试样蠕变裂纹扩展试验方法，其特征在于，步骤S4中，所述蠕变裂纹扩展试验装置是用于测定小试样的蠕变裂纹扩展的试验装置，利用夹具将小试样安装在试样加载盘上，使所述小试样一端固定在试样加载盘上，另一端与试样加载杆连接。

5.如权利要求1所述的小试样蠕变裂纹扩展试验方法，其特征在于，步骤S7中，所述的蠕变裂纹起裂时间为裂纹扩展0.2mm时对应的时间为蠕变裂纹起裂时间；所述的蠕变裂纹扩展速率以da/dt表示，通过采用origin软件绘制裂纹长度a与时间t的曲线，将其对时间t求导获得。

6.如权利要求1所述的小试样蠕变裂纹扩展试验方法，其特征在于，在步骤S6中，利用下述公式(1)算出圆型紧凑拉伸小试样的裂纹长度，

其中，a是扩展后的裂纹长度，W是试样宽度，V₀是初始电压，V是测量得到的电压。