Vol.19 No.1 王红缨等：计算机控制测定门坎值的新方法 ·123· 可得频率f的另一表达式： f=2元Vδ (2) 式中，w一高频疲劳机上砝码质量；g一重力常数；δ。一试件的变形量. 将式(2)微分，整理后得： g=() (3) 对于有裂纹的试样，试样裂纹a和变形量c有下列关系： =H·吕 De (4) 式中，a-裂纹长度；H-a的函数，由柔度曲线确定. 将式(4)代人式(3)，整理后得： d=- f.d№ a (5) 式（⑤）即为裂纹增长与频率下降之间的关系. 对于三点弯曲试样，若裂纹长度a为10mm,a/w为0.5，则H约为2.5，且对于一般的三 点弯曲试样，高频机的加载频率一般在100Hz左右；若裂纹增长0.2mm,则对应的频率下降 为df=2.5Hz,此频率下降量是对应于疲劳2×10次的，若疲劳次数为1×105次，则对应于 门坎值的频率下降应为df=0.125Hz.它说明若试样经受疲劳1×10次后，试验机的频率下 降不超过0.125Hz,即可认为此时的△K即为门坎值△K.· 测量时选取频率下降量为0.1Hz,2次频率比较的循环间隔数为1×105次，由前面分析 可知，这样测得的门坎值精度是足够的.将以上2个参数选定好输入程序后，还需选定合适的 初始载荷及应力比R,应力比R可根据实际需要来确定，初始载荷若选取过大，则裂纹扩展太 快，将测不出门坎值；初始载荷若选取过低，2个疲劳循环间隔后，频率下降仍不超过设定值， 则试验机将自动停机，显示“载荷选取太低”的信息，此时就需增大初始载荷，直至试验过程至 少能自动降载1~2级后再自动停机，用此时试验机自动记录下的参数得到的△K即为实际 测得的门坎值△Kh· 2试验结果及验证 用此方法对40Cr材料进行了应力比R=0.5时的门坎值测试，并对测试结果进行了验 证.试样选用厚度B为10mm,高度w为20mm,跨距s为4w的标准三点弯曲试样.在试样中 间位置线切割一长度为8mm的初始裂纹.每根试样在试验前均预制0.5~1.5mm的裂纹. 试验结果列于表1，其中，门坎值△K计算参考文献[2] 由表1试验结果可知，3根试件所测同一材料门坎值相差不超过10%，且在所得门坎值 对应的载荷下疲劳2×10后，裂纹增长(a2-a,)均小于0.2mm,说明所得结果是符合要求 的，此种测试方法是可行的.且测得一个门坎值所需时间仅为1~2h,使门坎值的测试时间 大为缩短，极大地提高了试验效率王 红 缨等 计算机控 制测 定 门坎 值 的新方法 可得 频率 的另 一 表 达式 式 中 ， 一高频疲 劳机上祛码质 量 一重 力常数 。 一试件 的变形 量 将式 微分 ， 整 理 后 得 叮 耳 丛、。 对于 有 裂 纹 的试样 ， 试样 裂 纹 和 变 形量 有下列 关系 。 ， ， 下尸 二尸 。 式 中 ， 一 裂 纹 长度 一 的 函数 ， 由柔 度 曲线确定 将式 代人 式 ， 整理后 得 二 一 二犷 ’ 下子 ‘ 式 即 为裂 纹 增 长 与频 率下 降之 间 的关系 对于 三 点弯曲试样 ， 若裂 纹 长度 为 ， 为 ， 则 约为 ， 且 对于 一般 的三 点 弯 曲试样 ， 高频 机 的加 载 频 率 一 般 在 左 右 若裂 纹 增 长 」 ， 则 对应 的频 率下 降 为 ， 此 频 率下 降量是 对应 于疲 劳 次 的 ， 若疲 劳次数 为 次 ， 则 对应于 门坎 值 的频 率下 降应 为 ’ 它 说 明若试样 经受疲 劳 ， 次后 ， 试验机 的频率下 降不超 过 ， 即可 认 为此 时 的 “ 即为 门坎 值 △凡 测量 时选取 频 率下 降量 为 ， 次频 率 比较 的循 环 间隔数为 次 ， 由前面分析 可 知 ， 这样测 得 的 门坎 值精度是 足够 的 将 以 上 个参数 选定好输人程 序后 ， 还需 选定合适 的 初始 载荷及 应 力 比 应力 比 可 根 据 实 际需要 来 确定 初始 载荷 若选取过大 ， 则裂 纹扩 展太 快 ， 将测 不 出 门坎 值 初 始载荷 若 选取 过 低 ， 个疲 劳循 环 间隔后 ， 频 率下 降仍不 超 过 设定值 ， 则 试验机将 自动停 机 ， 显示 “ 载荷 选取 太低 ” 的信息 ， 此 时就需 增大 初始 载荷 ， 直 至 试验 过程 至 少 能 自动 降载 一 级 后再 自动停 机 ， 用此 时试验机 自动记 录下 的参数得 到 的 △尤 即为实 际 测 得 的 门坎 值 △凡 · 试验结果及验证 用 此 方 法 对 材 料 进 行 了应 力 比 二 时 的 门坎 值测 试 ， 并 对测 试 结 果 进 行 了验 证 试样 选用厚度 为 ， 高度 为 ， 跨距 为 的标 准三点 弯曲试样 在 试样 中 间位 置 线 切 割 一 长度 为 幻 的初 始 裂 纹 每 根 试 样 在 试验 前均 预制 一 。 的裂 纹 试验结果 列 于 表 ， 其 中 ， 门坎 值 △气 计算参考文献 〔 · 由表 试验结 果 可 知 ， 根 试 件所 测 同一 材料 门坎 值相 差 不超 过 ， 且在 所得 门坎 值 对应 的载 荷下 疲 劳 ‘ ‘ 后 ， 裂 纹 增 长 一 。 均小 于 ， 说 明所 得 结果 是 符 合要 求 的 ， 此 种 测 试 方 法 是 可 行 的 且 测 得 一 个 门坎 值 所需 时 间仅为 一 ， 使 门坎 值的测 试 时 间 大 为缩短 ， 极 大地 提 高 了试验效率