The invention discloses a method for measuring the intrinsic fatigue crack growth rate of a welding plate perpendicular to the weld direction, which belongs to the technical field of solid mechanics. The first method for measuring the residual stress in the direction parallel to the weld; then welding plate processing for compact tension specimen containing a weld, the crack propagation direction and vertical direction of weld; residual calculation corresponding to different crack length stress and stress intensity factor; the residual stress superposition model, and combining with the given the constant stress intensity factor range and constant effective stress ratio, calculate the load should be applied in different crack length; the calculated load of fatigue crack propagation test, determine the welding parts in a given constant stress intensity factor range and constant effective stress ratio under the the fatigue crack growth rate. Through the fatigue test, the intrinsic crack growth rate of the weldment under the given stress state can be obtained directly.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于固体力学领域,涉及的是一种焊接工艺引起的材料微观结构的改变对疲劳裂纹扩展速率影响的测量方法,具体是指在恒定应力强度因子变程和恒定有效应力比下测量焊接件疲劳裂纹扩展速率的方法。
技术介绍
先进焊接技术由于结构重量轻,加工效率高,经济效益好等诸多优点在航空工业领域得到了广泛应用,但同时也为结构的损伤容限评估带来了新的挑战。疲劳裂纹扩展寿命预测是损伤容限评估的一项重要内容,故而研究焊接结构的疲劳裂纹扩展速率具有重要意义。焊接工艺对结构裂纹扩展速率的影响主要体现在以下两个方面:首先,焊接过程中陡峭的热梯度以及不均匀变形会引入残余应力,从而改变结构的受力状态,影响其裂纹扩展速率。其次,焊接过程也使得材料的微观结构发生变化,晶粒的大小,材料的硬度及力学性能也会与母材不同。然而,现有的裂纹扩展寿命预测模型中只考虑了残余应力的因素,而忽略了微观结构的改变对裂纹扩展速率造成的影响,主要原因是缺少材料微观结构改变后的裂纹扩展特性的研究。测量焊接结构本征裂纹扩展速率的方法通常有两种,一种是基于塑性拉伸的方法,另一种则是基于残余应力叠加模型并与经验公式相结合的预测方法。基于塑性拉伸的方法较为简便,即在进行疲劳试验之前,先将焊接结构拉伸2%的塑性应变来释放焊接过程引入的残余应力,从而得到仅有微观结构改变影响下的裂纹扩展速率。但此方法也有以下缺点:拉伸2%的塑性应变并不能完全释放结构中的残余应力(事实上大约释放90%),且拉伸过程所形成的塑性区会对裂纹扩展尖端塑性区产生影响。此外,拉伸过程进一步改变了材料的微观结构。这些因素都影响了测量本征裂纹扩展速率的准确性。Xia ...
【技术保护点】
一种测量焊接板件垂直于焊缝方向的本征疲劳裂纹扩展速率的方法,其特征在于:所述方法包括如下步骤,第一步、测量焊接板件平行于焊缝方向的纵向残余应力;第二步、加工试件:将焊接板件加工为裂纹扩展方向垂直于焊缝的紧凑拉伸试件,其具体尺寸应符合测量疲劳裂纹扩展速率的标准ASTM E647的要求;第三步、结合试件的尺寸,计算不同裂纹长度下残余应力应力强度因子;第四步、通过残余应力叠加模型,并结合给定的恒定应力强度因子变程和恒定有效应力比,计算出不同裂纹长度下所应施加的外加载荷;第五步、在第四步得出的外加载荷下进行疲劳裂纹扩展试验,确定焊接板件在给定的恒定应力强度因子变程和恒定有效应力比下的本征疲劳裂纹扩展速率。
【技术特征摘要】
2016.07.05 CN 20161052575711.一种测量焊接板件垂直于焊缝方向的本征疲劳裂纹扩展速率的方法,其特征在于:所述方法包括如下步骤,第一步、测量焊接板件平行于焊缝方向的纵向残余应力;第二步、加工试件:将焊接板件加工为裂纹扩展方向垂直于焊缝的紧凑拉伸试件,其具体尺寸应符合测量疲劳裂纹扩展速率的标准ASTME647的要求;第三步、结合试件的尺寸,计算不同裂纹长度下残余应力应力强度因子;第四步、通过残余应力叠加模型,并结合给定的恒定应力强度因子变程和恒定有效应力比,计算出不同裂纹长度下所应施加的外加载荷;第五步、在第四步得出的外加载荷下进行疲劳裂纹扩展试验,确定焊接板件在给定的恒定应力强度因子变程和恒定有效应力比下的本征疲劳裂纹扩展速率。2.根据权利要求1所述的一种测量焊接板件垂直于焊缝方向的本征疲劳裂纹扩展速率的方法,其特征在于:所述第四步的具体计算过程为,基于残余应力的叠加模型,残余应力仅对有效应力比Reff产生影响,即ΔKtot=Ktot,max-Ktot,min=(Kapp,max+Kres)-(Kapp,min+Kres)=ΔKapp(1)Reff=Kapp,min+KresKapp...
【专利技术属性】
技术研发人员:鲍蕊,许耀午,刘浩,
申请(专利权)人:北京航空航天大学,
类型:发明
国别省市:北京;11
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