[发明专利]一种不同海水流速腐蚀疲劳裂纹扩展速率预测方法

摘要

本发明涉及一种不同海水流速腐蚀疲劳裂纹扩展速率预测方法，该方法通过空气介质中裂纹扩展速率试验，和少量不同流速裂纹扩展速率试验，构造数学模型，用于预测各种不同海水流速条件下的腐蚀疲劳裂纹扩展速率。本发明建立的预测模型可依据空气介质中测试裂纹扩展速率推测材料在不同海水流速下腐蚀疲劳裂纹扩展速率，不用大量开展不同速率的海水流速下腐蚀疲劳试验，试验周期大大缩短；海水腐蚀疲劳试验相对空气中疲劳试验测试成本成倍增加，通过预测模型预测腐蚀环境下疲劳性能可以大大减少腐蚀疲劳试验经费投入；采用归一化方法通过两种极限流速下海水腐蚀疲劳试验建立数学模型在预测不同的海水流速下裂纹扩展速率时可靠性高，预测结果准确。

主权项

1.一种不同海水流速腐蚀疲劳裂纹扩展速率预测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/nS1、开展1#试样在空气介质中的裂纹扩展速率试验，得到裂纹扩展速率dadN与裂纹尖端应力场幅值ΔK曲线，拟合中速区Paris公式：/ndadN_air＝C(ΔK)ⁿ (1)/n其中：C为拟合曲线系数，n为拟合曲线指数；/nS2、在常规疲劳试验机上安装海水腐蚀环境箱，提供循环流动海水，指定加载频率，控制载荷，海水温度，对2#试样和3#试样分别开展最大海水流速V₁和最小海水流速V₂下的海水腐蚀疲劳裂纹扩展速率试验；/nS3、将2#试样和3#试样测试结果拟合成dadN-ΔK曲线，得到中速区Paris公式：/n /n /nS4、将公式(1)、(2)、(3)对应曲线绘制于同一坐标系下，确认流速对裂纹扩展的影响是两面的：相对空气介质中测试结果，低流速抑制裂纹扩展，高流速加速裂纹扩展，即存在一个转变点流速V_t，该流速下与空气介质中结果基本一致，低于转变点流速V_t抑制裂纹扩展，高于转变点流速V_t加速裂纹扩展；/nS5、假定海水腐蚀疲劳裂纹扩展过程中存在流速影响因子F(v)，流速影响因子F(v)定义为不同流速下裂纹扩展速率与空气介质中裂纹扩展速率的加速比例，流速影响因子F(v)与裂纹尖端应力场强度因子幅值ΔK呈线性关系，表达式为：/nF(v)＝aΔK+b (5)/n其中，a是加速系数，b是加速常数；/nS6、依据步骤S5中流速影响因子F(v)的模型，将不同海水流速下的裂纹扩展速率表示为：/n /n