[发明专利]一种T型波保载试验的三点弯曲试样疲劳裂纹扩展速率的测试方法

权利要求书

1.一种T型波保载试验的三点弯曲试样疲劳裂纹扩展速率的测试方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

(1)根据材料实际情况设计并加工待测试样结构，待测试样为三点弯曲(SEB)试样；

(2)确定材料裂纹扩展对应的应力强度因子范围△K，并根据应力强度因子范围△K及公式(1)计算出所需的试验载荷范围△F；

公式(2)中，△F为试验载荷范围；B为试样厚度；S为跨距；W为试样加载孔到试样根部的距离；f(a/W)为计算参数；三点弯曲(SEB)试样的f(a/W)按公式(2)计算；

(3)利用电液伺服疲劳试验机上的软件编辑试验加载程序，采用梯形波作为加载波形，分别设置加载、保载和卸载的时间以及相应的载荷；

(4)使用电液伺服疲劳试验机预制裂纹，依据柔度法测量出试样的弹性模量E，然后根据步骤(3)中设置好的试验加载程序开始试验，整个试验过程需要采集时间、载荷、位移、COD规测量的应变量、循环寿命等原始数据，直到试样完全断裂，然后将获得的原始数据代入柔度法计算公式计算获得试样的裂纹长度；

(5)多次重复步骤(4)中柔度法计算的过程，采用不同阶段循环寿命对应的载荷和COD规测量的应变量计算获得相应试样的裂纹长度a；对获得试样的疲劳寿命N_f和相对应的裂纹长度a数据进行数据处理，建立裂纹扩展速率(da/dN)与应力强度因子范围(△K)的双对数关系曲线，进而获得该材料在T型波保载试验的稳态裂纹扩展速率；并将裂纹扩展量为0.5mm时对应的循环寿命作为试样在T型波保载试验的萌生寿命。

2.根据权利要求1所述的T型波保载试验的三点弯曲试样疲劳裂纹扩展速率的测试方法，其特征在于：步骤(4)中，对于SEB试样，将获得的原始数据代入柔度法计算公式(3)-(4)计算获得SEB试样的裂纹长度；

公式(3)和公式(4)中：B表示试样厚度，E表示弹性模量，V表示COD规测量的应变量，F表示试验载荷，a表示裂纹长度，C₀～C₅表示计算常数；W为试样宽度；S表示跨距。

3.根据权利要求2所述的T型波保载试验的三点弯曲试样疲劳裂纹扩展速率的测试方法，其特征在于：公式(3)中，采用取卸载90％～40％载荷以及对应的COD规测量的应变量进行计算。

4.根据权利要求1所述的T型波保载试验的三点弯曲试样疲劳裂纹扩展速率的测试方法，其特征在于：步骤(5)中，对获得的试样的多个疲劳寿命N_f和相对应裂纹长度a数据进行数据处理的过程如下：

将其中不满足公式(5)的数据点去掉，剩余数据代入公式(6)所示的裂纹扩展速率(da/dN)与应力强度因子范围(K)的双对数关系曲线中，通过双对数线性拟合得到公式中的参数C与m的值，从而获得该材料在T型波保载试验的稳态裂纹扩展速率；并将裂纹扩展量为0.5mm时对应的循环寿命作为试样在T型波保载试验的萌生寿命；

W-a＞(12WF/2BR_p0.2)^1/2 (5)；

公式(5)中，W为试样宽度，F表示试验载荷，B表示试样厚度，R_p0.2表示材料屈服强度；

公式(6)中，C与m为参数，可通过拟合获得。

5.根据权利要求1所述的T型波保载试验的三点弯曲试样疲劳裂纹扩展速率的测试方法，其特征在于：试验过程中必须使用COD规采集应变量。

6.根据权利要求1所述的T型波保载试验的三点弯曲试样疲劳裂纹扩展速率的测试方法，其特征在于：该测试方法不适用于腐蚀介质环境下的裂纹扩展速率测试。

7.根据权利要求2所述的T型波保载试验的三点弯曲试样疲劳裂纹扩展速率的测试方法，其特征在于：步骤(4)中，使用柔度法测量裂纹长度时，需要实时修改弹性模量E，使数据处理计算出的裂纹长度与试样的实际裂纹长度相同，记录此时的弹性模量E；之后的测试过程中，弹性模量E固定，通过改变试验中的COD规测量的应变量V及试验载荷F，获得不同的裂纹长度a。