[发明专利]慢应变速率拉伸应力腐蚀裂纹扩展速率测量方法

摘要

本发明公开了一种慢应变速率拉伸应力腐蚀裂纹扩展速率测量方法，包括步骤：一、紧凑拉伸试样预处理；二、采用慢拉升试验机进行慢应变速率拉伸试验，并绘制出加载力P与加载点位移ΔL之间的实验数据关系曲线图；三、对步骤二进行的慢应变速率拉伸试验进行模拟，并绘制出加载力P与加载点位移ΔL之间的理论分析数据关系曲线图；四、获取裂纹扩展长度为Δa0、Δa1、Δa2、…、Δan时，所对应的试验时间t0、t1、t2、…、tn；五、获得裂纹扩展速率。本发明能将裂纹扩展造成的加载力P和加载点位移ΔL的变化分离出来，能够实时预测Δai的变化，获得裂纹的扩展速率，且能有效减少环境影响带来的测试数据失真，提高数据精度。

主权项

1.一种慢应变速率拉伸应力腐蚀裂纹扩展速率测量方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一、紧凑拉伸试样预处理：根据ASME标准选取一个用于慢应变速率拉伸试验的标准紧凑拉伸试样，并采用线切割和预制疲劳裂纹的方法在标准紧凑拉伸试样上设置用于初期引导裂纹扩展的预裂裂纹，所述预裂裂纹的长度为a；步骤二、采用慢拉升试验机进行慢应变速率拉伸试验，并绘制出加载力P与加载点位移ΔL之间的实验数据关系曲线图，其具体过程为：步骤201、在慢拉升试验机上设定慢应变速率拉伸试验的试验参数，包括加载点位移的变化速度S和试验总时间T；步骤202、慢拉升试验机开始对标准紧凑拉伸试样进行加载，且在加载过程中，慢拉升试验机上的力传感器探头对加载力P进行实时检测并将所检测到的信号实时传输给与所述慢拉升试验机连接的计算机，所述计算机采用Origin软件，以加载点位移ΔL为横坐标，加载力P为纵坐标，绘制出加载力P与加载点位移ΔL之间的实验数据关系曲线图并显示；同时，测量记录裂纹实时的扩展长度A；其中，ΔL=St且ΔL≦L，t为试验时间且t≦T，L为在试验总时间T内加载点位移总变化长度；步骤三、对步骤二中进行的慢应变速率拉伸试验进行模拟，并绘制出加载力P与加载点位移ΔL之间的理论分析数据关系曲线图：在计算机上采用有限元分析软件对步骤二中进行的慢应变速率拉伸试验进行模拟，并分析慢应变速率拉伸试验中裂纹扩展长度递增变化的过程中，加载力P与加载点位移ΔL的关系，且在裂纹扩展长度分别为Δa₀、Δa₁、Δa₂、…、Δa_n时，所述计算机采用Origin软件，以加载点位移ΔL为横坐标，加载力P为纵坐标，绘制出加载力P与加载点位移ΔL之间的理论分析数据关系曲线图并显示在同一幅图中；其中，Δa_n不大于步骤202中测量记录的裂纹实时的扩展长度A的最大值；步骤四、获取裂纹扩展长度为Δa₀、Δa₁、Δa₂、…、Δa_n时，所对应的试验时间t₀、t₁、t₂、…、t_n：在计算机上采用Origin软件将步骤202中绘制的加载力P与加载点位移ΔL之间的实验数据关系曲线图和步骤三中绘制的在裂纹扩展长度为Δa₀、Δa₁、Δa₂、…、Δa_n时，加载力P与加载点位移ΔL之间的理论分析数据关系曲线图整合到同一幅图中，得到整合后的加载力P与加载点位移ΔL之间的关系曲线图，且在整合后的加载力P与加载点位移ΔL之间的关系曲线图中，提取出裂纹扩展长度为Δa₀、Δa₁、Δa₂、…、Δa_n时，加载力P与加载点位移ΔL之间的实验数据关系曲线与n条加载力P与加载点位移ΔL之间的理论分析数据关系曲线的交点Q_i的坐标数据，得到了裂纹扩展长度为Δa₀、Δa₁、Δa₂、…、Δa_n时，所对应的加载点位移ΔL₀、ΔL₁、ΔL₂、…、ΔL_n，由进而计算得到了裂纹扩展长度为Δa₀、Δa₁、Δa₂、…、Δa_n时，所对应的试验时间t₀、t₁、t₂、…、t_n；其中，i的取值为0、1、2、…、n；步骤五、获得裂纹扩展速率：在计算机上采用Origin软件，以试验时间t_i为横坐标，裂纹扩展长度Δa_i为纵坐标，绘制出步骤四中得到的实验时间t₀、t₁、t₂、…、t_n和裂纹扩展长度Δa₀、Δa₁、Δa₂、…、Δa_n对应的各个点，并拟合得到裂纹扩展长度Δa_i与试验时间t_i之间的关系曲线，裂纹扩展长度Δa_i与试验时间t_i之间的关系曲线上任意一点的切线斜率k=dΔa_i/dt_i即为当时的裂纹扩展速率，其中，i的取值为0、1、2、…、n。