试验目的及原理:
评估材料在循环载荷下裂纹扩展速率(da/dN)随应力强度因子范围(ΔK)的变化规律。
确定材料的疲劳裂纹扩展门槛值(ΔKth)和Paris公式参数(C、m),用于预测结构疲劳寿命。
在交变应力作用下,材料表面裂纹随循环次数(N)逐渐扩展,扩展速率(da/dN)取决于应力强度因子幅度(ΔK)。
试样方法:
1.试样准备:
预制裂纹:紧凑拉伸(CT)、中心裂纹拉伸(CCT)等试样,预制初始裂纹长度(a0)。
试样尺寸:需满足平面应变条件(厚度 B≥2.5(Kmax/σy)²,避免塑性影响)。
2. 加载条件:
循环载荷(正弦波等),控制应力比(R = σmin/σmax)和频率(通常<20Hz)。
3. 监测与记录:
实时测量裂纹长度(a)与循环次数(N),绘制 a-N曲线,计算斜率 da/dN。
4. 数据处理:
计算 ΔK(基于试样几何与载荷),绘制 da/dN-ΔK曲线(双对数坐标)。
确定三个阶段:低速区(门槛值 ΔKth)、中速区(Paris公式适用)、高速区(接近断裂)。
测试标准:
GB/T 6398-2017:《金属材料 疲劳裂纹扩展速率试验方法》
ASTM E647:《金属材料疲劳裂纹扩展速率标准试验方法》