【技术实现步骤摘要】
一种用于金属材料短裂纹及长裂纹扩展的表征方法
[0001]本专利技术涉及疲劳裂纹扩展速率的计算
，尤其涉及一种用于金属材料短裂纹及长裂纹扩展的表征方法。
技术介绍
[0002]随着我国对高端装备的需求量增加，断裂事故发生率随之增加。其中疲劳是引发结构件断裂的主要原因之一。因此提出了应力强度因子范围来描述裂纹扩展速率，即Paris公式。人们对传统的Paris方法高度重视，并将其应用于各种材料中，但随着研究的深入，该方法的局限性开始显露出来。例如，随着材料系统的变化，需要大量的金属疲劳裂纹扩展试验以确定C和m。同时，由于裂纹闭合效应及裂纹尖端塑性区的存在，使得Paris公式无法描述短裂纹扩展。这导致短裂纹跟宏观长裂纹扩展模型之间出现分段，采用相应的模型分别获得短、长裂纹的扩展速率以及寿命预测。此需要提出一种用于金属材料短裂纹及长裂纹扩展的表征方法，用于不同材料，适用于短裂纹以及宏观长裂纹扩展，以简单高效地评估金属材料疲劳性能。
技术实现思路
[0003]为了解决现有的技术问题，本专利技术的目的是提出一种用于...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于金属材料短裂纹及长裂纹扩展的表征方法，其特征在于，包括以下步骤：获取金属材料的缺口试样，在循环载荷下的裂纹尖端张开位移，其中，所述金属材料包括316奥氏体不锈钢、6063
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T6铝合金以及TC4钛合金中的一种；获取所述缺口试样在单次循环内，通过单调拉伸引起的裂纹尖端张开位移量，以及所述缺口试样在远场最大应力下的单调拉伸裂纹尖端张开位移；基于Shyam原始模型，通过获取所述金属材料的屈服强度，根据所述裂纹尖端张开位移量和所述单调拉伸裂纹尖端张开位移，构建用于表征短裂纹及长裂纹扩展的模型，其中，所述模型用于表示短裂纹及长裂纹扩展的扩展速率；所述模型表示为：其中，da/dN为裂纹扩展速率，表示循环载荷作用下的裂纹尖端张开位移，T
m
为考虑材料静态韧度耗散以及裂纹尖端应变能量的单调拉伸引起的裂纹尖端张开位移；k和m2表示拟合参数。2.根据权利要求1所述一种用于金属材料短裂纹及长裂纹扩展的表征方法，其特征在于：在获取缺口试样在循环载荷下的裂纹尖端张开位移的过程中，对不同所述金属材料的所述缺口试样，进行不同工况条件下的疲劳裂纹扩展实验；通过BCS连续分布模型，获取所述裂纹尖端张开位移。3.根据权利要求2所述一种用于金属材料短裂纹及长裂纹扩展的表征方法，其特征在于：在获取所述裂纹尖端张开位移的过程中，所述裂纹尖端张开位移的表达式为：其中，R表示应力比，表示泊松比，a表示裂纹长度，表示材料屈服强度，表示远场最大应力，E表示杨氏模量。4.根据权利要求3所述一种用于金属材料短裂纹及长裂纹扩展的表征方法，其特征在于：在获取裂纹尖端张开位移量的过程中，根据Zheng
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Hirt裂纹尖端钝化模型，获取裂纹尖端张开位移量，其中，获取裂纹尖端张开位移量的表达式为：式中，为I形裂纹的应力强度因子，表示张开应力，等于材料临界断裂应力。5.根据权利要求4所述一种用于金属材料短裂纹及长裂纹扩展的表征方法，其特征在于：在根据Zheng
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Hirt裂纹尖...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵雷，苏沫林，韩永典，徐连勇，郝康达，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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