
试样制备与尺寸测量:依据标准规范加工紧凑拉伸或中心裂纹拉伸试样,精确测量试样的厚度、宽度及初始裂纹长度等关键尺寸。
疲劳预制裂纹:在高应力强度因子范围内对试样进行循环加载,以从机械缺口尖端产生一条尖锐的、符合要求的初始疲劳裂纹。
降载程序控制:采用逐级降载或恒幅降K法,逐步降低施加的应力强度因子范围,使裂纹扩展速率逐渐减慢至门槛值附近。
裂纹长度实时监测:使用高精度传感器或光学方法连续或定期监测裂纹尖端的位置变化,以获取准确的裂纹扩展数据。
载荷与位移数据采集:同步记录试验过程中的循环载荷、加载线位移或嘴张开位移,用于计算应力强度因子。
应力强度因子范围计算:根据测得的载荷、试样几何尺寸和实时裂纹长度,计算每个循环下的最大和最小应力强度因子及其范围。
裂纹扩展速率数据处理:将测量的裂纹长度增量与对应的循环次数相关联,通过差分法或割线法计算特定时刻的疲劳裂纹扩展速率。
da/dN-ΔK关系曲线拟合:在双对数坐标下绘制裂纹扩展速率与应力强度因子范围的关系曲线,并对门槛值附近的数据点进行拟合。
门槛值ΔKth确定:根据标准规定的准则,例如对应特定低扩展速率的ΔK值或通过外推法确定da/dN趋近于零时的应力强度因子范围阈值。
试验有效性验证:检查最终断裂面的形貌,确认预制裂纹质量以及主裂纹是否发生分叉或偏转,确保试验数据的有效性和可靠性。
航空航天铝合金:用于飞机机身蒙皮、框架等关键承力构件,测定其在高周疲劳载荷下的抗裂性能以确保飞行安全。
高温合金叶片:针对航空发动机和燃气轮机涡轮叶片材料,评估其在高温和离心力复合作用下的长寿命疲劳特性。