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疲劳裂纹扩展速率试验

详细介绍

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》