金属材料疲劳裂纹扩展门槛值测定

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1、实验报告十成绩姓名：I班级：I学号:实验名称：金属材料疲劳裂纹扩展门槛值测定实验目的了解疲劳裂纹扩展门槛值测定的一般方法和数据处理过程，增加对断裂力学用于研究疲劳裂纹扩展过程门槛值的作用和认识。实验设备1）高频疲劳试验机一台2）工具读数显微镜一台3）千分尺一把试样示意图图一：三点弯曲试样实验结果：1、试样尺寸试样的厚度B二12.50mm,宽度为w=25.00mmoPmax、a、N(X104)记录见附表。2、疲劳裂纹扩展门槛值的计算近门槛值附近的da/dN采用割线法处理数据：在a-N曲线上计算连接

2、相邻两个数据点的直线斜率。B

3、J：(鲁)厂(如-4"心-他)①dN由于计算的da/dN是增量(q+厂勺)的平均速率，故平均裂纹长度(勺+

4、+©)/2只能用来计算AK的值。对于三点弯曲试样，有以下经验公式：AD6刀"K=—「1.99—g(1・g)(2.15—3.930+2.7/)]②BW"2[(i+2q)(i_q)3/2」L丿」式屮，a=a/Wo对应于(da/dN)s的A/C,的值通过取每级力值的平均裂纹长度(如+勺)/2和对应的P代入相应的比表达式屮计算得到。求得da/dN和后，根据Pairs

5、公式：da/dN=C©KT③式屮，G和®为材料有关的常数。然后对方程③两边取对数，得到：lg(da/dN)=lgG+n,lg(ATC)④作H]lg(da/dN)-lg(AK)关系曲线，求出Paris公式中材料常数G和®。然后da/dN=da/dN=10-7mm/cycle计算对应的M值，确定出疲劳裂纹门槛值A心o表一：相关测量数据列表a(mm)N(X104)da/dN(10-5)AKlog(da/dN)log(AK)81003.50.83485-5.0822.68672903.40.94459-

6、5.0262.66265603.31.21437-4.9162.64059004.050.72412-5.1452.615531040.58383-5.2402.58347806.80.40356-5.4012.5514300&10.28330-5.5472.5183870200.07303-6.1552.4823480240.05277-6.3012.44231301000.006251-7.2222.401利用excel对log(da/dX)和log(AK)进行线性拟合，结果如下图:Plog

7、(AK)-•-系列2—线性(系列2)图二:log(da/dN)—log(AK)曲线由上图拟合结果得到：斜率n=4.233,而截距为logC=-16.2,相关系数为0.9031o06.3X10—17得到Paris公式为：da/dN二6.32X10-17(AK)4-223再将da/dN二1(尸mm/cycle代入上式，得到:疲劳裂纹门槛值为AKth=150.79MPa・mm/二4.77MPa.m1/2实验思考题分析转也金属材料疲劳裂纹扩展速率和疲劳裂纹门槛值测试原理和方法的界同。答：相同点：1•都采

8、川的是三点弯曲试样。试样的取样、加工和尺寸与断裂韧性试样相同，试样在磨削加工后需要开缺口，以便预制疲劳裂纹。缺口可以用铳切、线切割或其他方法加工。2.在测量时都是以Paris公式作为数据处理的依据，或者说以疲劳裂纹扩展速率曲线的笫二阶段为主要依据的。不同点：测量疲劳裂纹门槛值时采用的加载方式是降K程序。在力值比R不变的条件下，用自动或手动的降K程序來实现。初始的应力强度因子范围可以选择等于或人于预制疲劳裂纹时最终△!＜值，以后随着裂纹的扩展而连续降力或分级降力。而在研究疲劳裂纹扩展速率时的最大交

9、变载荷为恒定值。