第7期 阮景红等：不同应力比交替作用下单参数疲劳寿命预测方法 .701. 2-12.595 ■■0.1A /0.1c I0.1A 8200 53.0F95.t1 6.8 10 LO.1A 12.5 L0.1A 50t0.25 W0.1a- 62.5±0.5 图2da/dW试样结构 Fig-2 Structure of a da/d N test sample 2.4实验步骤 关系曲线，对式(1)两边取对数，得： (1)预制疲劳裂纹，直接在该装置上预制疲劳 g报=gc+△K (11) 裂纹，预制出的疲劳裂纹长度约1.0~1.5mm, (2)疲劳裂纹扩展速率实验.在上述实验参数 在双对数标纸上，绘出与△K数据，用作图法就 下，保持载荷比R=Pmin/Pmax不变，即保证了载荷 变化幅度△P恒定，记录实验中某一裂纹扩展长度 能确定材料常数C和，或者对g和g△K数据 a与对应的循环次数N的数据，即记录下一系列 进行线性回归，也能得出材料常数C和，确定了 （a,N)(=0,1,2,3,…)数据，直至实验载荷出现 C和n,也就确定了该材料的疲劳裂纹扩展规律 急剧下降时，实验结束，根据实验数据，能得到裂纹 实验得出的应力比R=0.1和0.6的da/dN一△K 扩展量与循环次数的关系曲线即α一N曲线如图3 曲线见图4， (1号试样，R=0.1)· 10 R0.1,0.6 R=0.6R=0.1 % f-100 Hz 室温 10 262422 R-0.69201 4202 a203 10- 0 R-0.14101 4102 。103 6 14 10 10 20 30 405060 250300350400450500550600650 △KMPa-m 循环周次，NW103 图4X52管线钢的疲劳裂纹扩展速率 图3X52管线钢的a一N曲线 Fig.4 Fatique crack growth rate of X52 pipeline steel Fig-3 a-N curve of X52 pipeline steel 2.5结果分析 经过对实验数据的分析处理，得到回归方程 对a一N曲线上的各点求斜率，即可得出各裂 如下： 纹长度a:的裂纹扩展速率(da/dN),同时由a也 a=2.023X10-9(△K)2-238,R=0.1(12) 可求出对应的△K:,从而得出材料的da/dN与△K dN图2 d a／d N 试样结构 Fig．2 Structure of a d a／d N test sample 2∙4 实验步骤 （1） 预制疲劳裂纹．直接在该装置上预制疲劳 裂纹‚预制出的疲劳裂纹长度约1∙0～1∙5mm． （2） 疲劳裂纹扩展速率实验．在上述实验参数 下‚保持载荷比 R＝ Pmin／Pmax不变‚即保证了载荷 变化幅度ΔP 恒定．记录实验中某一裂纹扩展长度 a 与对应的循环次数 N 的数据‚即记录下一系列 （ ai‚Ni）（ i＝0‚1‚2‚3‚…）数据‚直至实验载荷出现 急剧下降时‚实验结束．根据实验数据‚能得到裂纹 扩展量与循环次数的关系曲线即 a—N 曲线如图3 （1号试样‚R＝0∙1）． 图3 X52管线钢的 a－N 曲线 Fig．3 a－N curve of X52pipeline steel 2∙5 结果分析 对 a—N 曲线上的各点求斜率‚即可得出各裂 纹长度 ai 的裂纹扩展速率（d a／d N）i‚同时由 ai 也 可求出对应的ΔKi‚从而得出材料的 d a／d N 与ΔK 关系曲线．对式（1）两边取对数‚得： lg d a d N ＝lg C＋ nlgΔK （11） 在双对数标纸上‚绘出 d a d N 与ΔK 数据‚用作图法就 能确定材料常数 C 和 n‚或者对 lg d a d N 和 lgΔK 数据 进行线性回归‚也能得出材料常数 C 和 n．确定了 C 和 n‚也就确定了该材料的疲劳裂纹扩展规律． 实验得出的应力比 R＝0∙1和0∙6的 d a／d N—ΔK 曲线见图4． 图4 X52管线钢的疲劳裂纹扩展速率 Fig．4 Fatigue crack growth rate of X52pipeline steel 经过对实验数据的分析处理‚得到回归方程 如下： d a d N ＝2∙023×10—9（ΔK） 2∙238‚R＝0∙1 （12） 第7期 阮景红等： 不同应力比交替作用下单参数疲劳寿命预测方法 ·701·