[发明专利]钛合金疲劳裂纹扩展速率曲线Paris区转折点的判定方法

摘要

本发明属于材料疲劳裂纹扩展行为分析技术领域，提供了一种钛合金疲劳裂纹扩展速率曲线Paris区转折点的判定方法。该方法根据断口微观特征所表现出的裂纹扩展行为和断裂方式的变化，确定疲劳裂纹扩展机制发生转变时的裂纹扩展长度，通过求解该裂纹扩展长度所对应的应力强度因子幅和疲劳裂纹扩展速率，继而判定疲劳裂纹扩展速率曲线Paris区的转折点位置。本发明科学依据充分，精确度高，可满足设计使用者进行材料性能评价和损伤容限设计，利于现代化工程应用的需求。

主权项

一种钛合金疲劳裂纹扩展速率曲线Paris区转折点的判定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、开展钛合金疲劳裂纹扩展速率试验，记录第i次的载荷循环数N_i以及N_i所对应的裂纹扩展长度a_i，共获得i个试验数据点(N_i,a_i)；步骤二、根据步骤一获得的试验数据(N_i,a_i)，绘制a‑N曲线；步骤三、根据疲劳裂纹扩展速率试验的试样几何形状，计算a_i对应的应力强度因子范围ΔK_i，根据步骤二中的a‑N曲线求导数，得到裂纹扩展速率(da/dN)_i，然后，绘制疲劳裂纹扩展速率曲线，即双对数坐标da/dN‑ΔK曲线；步骤四、利用电子显微镜观察任意断口长度L_i处的断口微观形貌特征，分析任意断口长度L_i对应的裂纹扩展行为和断裂方式；步骤五、判断任意断口长度L_i对应的裂纹扩展行为和断裂方式是否由低应力组织敏感区向稳态扩展区转变：若断口长度L_i对应的疲劳裂纹以纯剪切方式扩展，断口形貌粗糙，裂纹扩展路径曲折，断裂方式表现为沿晶团界面或沿晶界断裂，此时的裂纹扩展行为和断裂方式表现为低应力条件下组织敏感区特征，裂纹扩展行为和断裂方式未发生转变，执行步骤四，向断口长度大于L_i的方向观察，若断口长度L_i对应的疲劳裂纹以多系滑移方式扩展，断口形貌平坦，裂纹扩展路径平直，断裂方式表现为穿越晶团或穿晶断裂特征，此时的裂纹扩展行为和断裂方式表现为稳态扩展区特征，裂纹扩展行为和断裂方式已发生转变，执行步骤四，向断口长度小于L_i的方向观察，若断口长度L_i对应的疲劳裂纹以纯剪切方式向多系滑移方式转变，裂纹扩展行为和断裂方式由沿晶团界面或沿晶界断裂向穿越晶团或穿晶断裂转变，此时断口长度L_i对应的断口长度L_t即为裂纹扩展行为和断裂方式发生转变的位置，执行步骤六；步骤六、根据疲劳裂纹扩展速率试验的试样几何形状，计算断口长度L_t对应的应力强度因子范围ΔK_t；步骤七、多项式拟合a‑N曲线求导，计算断口长度L_t对应的疲劳裂纹扩展速率(da/dN)_t；步骤八、点(ΔK_t,(da/dN)_t)即为疲劳裂纹扩展速率曲线Paris区的转折点。