[发明专利]双向疲劳裂纹扩展速率测试方法及测试系统有效

专利信息
申请号: 201610977883.0 申请日: 2016-11-08
公开(公告)号: CN106568662B 公开(公告)日: 2019-02-12
发明(设计)人: 贺小帆;董颖豪;曹淑森;李玉海 申请(专利权)人: 北京航空航天大学
主分类号: G01N3/32 分类号: G01N3/32
代理公司: 北京集智东方知识产权代理有限公司 11578 代理人: 关兆辉;程立民
地址: 100191*** 国省代码: 北京;11
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摘要: 发明涉及疲劳裂纹扩展测试技术,具体涉及双向疲劳裂纹扩展速率测试方法及测试系统。该方法在试件中心预制半圆形缺口;将试件夹持在疲劳试验机上;施加交变载荷预制疲劳裂纹;采用恒定等幅循环载荷进行疲劳裂纹扩展试验,试验中施加标识载荷,在断口留下供判读标识线;在工具显微镜下进行断口判读,获取标识线沿试件宽度方向的半长a、沿试件厚度方向的深度c,及对应的交变载荷循环数N;求取夹持边界条件下表面裂纹的应力强度因子;根据a、c和N进行裂纹扩展速率估计,确定双向疲劳裂纹扩展速率参数nA、CA、nB、CB。本方法直接断口上判读裂纹形态和尺寸,结果准确,无需额外设备,一次试验可得沿两个方向的疲劳裂纹扩展速率参数。
搜索关键词: 疲劳裂纹 断口 判读 试件 测试系统 速率参数 速率测试 标识线 交变 预制 试验 疲劳裂纹扩展测试 恒定 施加 应力强度因子 半圆形缺口 工具显微镜 载荷循环数 边界条件 裂纹扩展 裂纹形态 疲劳试验 速率估计 循环载荷 试件夹 下表面 等幅 夹持
【主权项】:
1.一种双向疲劳裂纹扩展速率测试方法,其特征在于,包括:选择长方体试件;在试件表面的中心位置预制半圆形缺口;将带有半圆形缺口的试件夹持在疲劳试验机的上下夹头上,使半圆形缺口到上下夹头的距离相同;施加交变载荷在所述试件上预制疲劳裂纹;采用恒定等幅循环载荷进行疲劳裂纹扩展试验,试验中施加标识载荷以在断口上留下供判读的标识线,直至试件断裂;在工具显微镜下进行断口判读,获取标识线沿试件宽度方向的半长a、标识线沿试件厚度方向的深度c;确定所述标识线对应的交变载荷循环数N;利用计算确定标识线条数,其中,[]表示取整,Ntot为试件断裂时的载荷循环数,ΔN为一个由正式试验载荷与标识载荷构成的二级块谱中正式试验载荷的循环数,ΔM为一个由正式试验载荷与标识载荷构成的二级块谱中标识载荷的循环数;利用求取夹持边界条件下表面裂纹的应力强度因子,其中,σ为远端拉应力,E(k)为第二类完全椭圆积分,FI为形状系数,H为与裂纹形状相关的系数,M为夹持边界引起的附加弯矩,w为试件半宽,t为试件厚度,2h为试件长度减去夹持段长度后的净长度,υ为泊松比,θ为标识线上的点与中心点连线与试件长边的夹角;确定表面裂纹沿试件宽度方向的顶点A和沿试件厚度方向的顶点B,根据第i条标识线沿试件宽度方向的半长ai、第i条标识线沿试件厚度方向的深度ci和对应的交变载荷循环数Ni(i=m,m‑1,...,1);采用Pairs公式进行疲劳裂纹扩展速率估计,确定沿试件宽度、厚度两个方向的疲劳裂纹扩展速率参数nA、CA、nB、CB。
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