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疲勞裂紋擴展速率試驗

詳細介紹

試驗目的及原理:

評估材料在循環(huán)載荷下裂紋擴展速率(da/dN)隨應力強度因子范圍(ΔK)的變化規(guī)律。

確定材料的疲勞裂紋擴展門檻值(ΔKth)和Paris公式參數(shù)(C、m),用于預測結(jié)構(gòu)疲勞壽命。

在交變應力作用下,材料表面裂紋隨循環(huán)次數(shù)(N)逐漸擴展,擴展速率(da/dN)取決于應力強度因子幅度(ΔK)。


試樣方法:

1.試樣準備:

預制裂紋:緊湊拉伸(CT)、中心裂紋拉伸(CCT)等試樣,預制初始裂紋長度(a0)。

試樣尺寸:需滿足平面應變條件(厚度 B≥2.5(Kmax/σy)2,避免塑性影響)。

2. 加載條件:

循環(huán)載荷(正弦波等),控制應力比(R = σmin/σmax)和頻率(通常<20Hz)。

3. 監(jiān)測與記錄:

實時測量裂紋長度(a)與循環(huán)次數(shù)(N),繪制 a-N曲線,計算斜率 da/dN。

4. 數(shù)據(jù)處理:

計算 ΔK(基于試樣幾何與載荷),繪制 da/dN-ΔK曲線(雙對數(shù)坐標)。

確定三個階段:低速區(qū)(門檻值 ΔKth)、中速區(qū)(Paris公式適用)、高速區(qū)(接近斷裂)。


測試標準:

GB/T 6398-2017:《金屬材料 疲勞裂紋擴展速率試驗方法》

ASTM E647:《金屬材料疲勞裂紋擴展速率標準試驗方法》


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