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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）的變化規律。

確定材料的疲勞裂紋擴展門(mén)檻值（ΔKth）和Paris公式參數（C、m），用于預測結構疲勞壽命。

在交變應力作用下，材料表面裂紋隨循環(huán)次數（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(cháng)度（a0）。

試樣尺寸：需滿(mǎn)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. 監測與記錄：

實(shí)時(shí)測量裂紋長(cháng)度（a）與循環(huán)次數（N），繪制 a-N曲線(xiàn)，計算斜率 da/dN。

4. 數據處理：

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

確定三個(gè)階段：低速區（門(mén)檻值 ΔKth）、中速區（Paris公式適用）、高速區（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》