D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1985.04.013 北京钢铁学院学报 1985年第4期 复合型疲劳的一些实验特性 材料力学教研室王长洪伟 摘要 本文提出：复合型疲劳的开裂角与一次断裂的开裂角有性质上的不同，而不仪 在表面上，尤其是有些裂纹状态，当K:1=0时（即纯I型），疲劳裂纹并不沿着 原裂纹方向扩展，相反地，有些裂纹状态，当K11≠0时（即复合型），菠劳裂 纹却沿着原裂纹方向扩展。其次是复合型的裂纹扩展速率da/dN与纯I型的daj dN,其规律性也不一致。 一、前 言 近代断裂力学的发展，使疲劳问题的研究，由传统的疲劳问题开拓为一个新的分支，即 研究疲劳裂纹的形成与扩展的规律性。60年代至70年代对纯I型疲劳裂纹扩展的规律性已有 许多的研究！。对于复合型疲劳问题的研究只是近几年才开始。1979年文献〔2)报导了中心 斜裂纹拉伸的复合型裂纹扩展的实验研究，之后Sih】用能量密度因子幅值△S为判据条 件，分析了文献〔2)中疲劳裂纹的扩展轨迹。此外还有其他一些作者的研究工作，如文献〔4-7)。 对于复合型疲劳问题的研究，其中有一个主要困难，就是复合型疲劳裂纹的扩展是分枝 的，使新的裂纹尖端的强度因子难于计算。其次是复合型疲劳裂纹扩展的判据，目前仍采用 一次断裂的判据条件为分析基础，这是有待于验证的。 为了有效地研究这个问题，我们选择了三点弯曲偏直裂纹试件为研究对象，如图1-a中 的ab裂纹。这种试件的优点是，疲劳裂纹扩展分枝的初始一段，约长4-5mm范围内，是一 段明显的直线（图1-b的照片）。于是对于新裂纹尖端强度因子的计算和研究裂纹扩展速 率，均提供了有利的条件。 由于分枝裂纹呈直线，与原裂纹构成折线形状，如图1-a中的abc折线。在文献〔8)中指 /8≈16 27±红 一w十一w 一ww 图1-a 图1-b 本文是国家科委下达的，由肖起美教授领导的科研课题中的一项研究结果。 107北 京钢铁 学院学报 年 第 期 复合型疲劳的一些实验特性 “ 材 料 力学教研 室 王 报 洪 伟 摘 要 本文提 出 复合 型 疲 劳的开裂 角与一 次断裂 的开裂 角有性质上 的不 同 ， 而 不 仅 在表 面 上 ， ’ 尤 其 是有 些裂 纹状态 ， 当 时 即纯 型 ， 疲 劳裂 纹并 不 沿 着 原裂纹 方 向扩展 相反地 ， 有 些裂纹状态 ， 当 ， 笋 。 时 即 复合 型 ， 疲 劳裂 纹 却沿着原裂 纹 方 向扩 展 。 其 次是复合 型 的裂纹扩 展 速 率 与纯 型 的 ’ ， 其规律 性也不 一 致 。 一 、 前 、 口 近代断裂 力学的发展 ， 使疲 劳问题 的研 究 ， 由传统 的疲 劳 问题开拓为一个新 的分 支 ， 即 研 究疲劳裂 纹的形 成与扩展 的规律性 。 年 代至 年代对纯 型疲劳裂 纹扩 展 的 规律性 已有 许多的研 究 ‘ 。 对 于 复合 型疲 劳 问题 的研 究只 是近 几年才开始 。 年文献 〔幻 报 导 了 中心 斜裂 纹拉伸的复合型裂 纹扩展 的实验研究 ， 之后 「 用 能量 密度 因子 幅 值 △ 为判据 条 件 ， 分析 了文献 幻 中疲 劳裂 纹 的扩展 轨迹 。 此外还有其 他一些作者 的研 究工作 ，如 文献 一 〕 。 对于 复 合型疲劳 问题 的研 究 ， 其 中有一个主 要困难 ， 就 是复合 型疲劳裂纹的扩 展是分枝 的 ， 使新 的裂 纹尖端 的 强度因 子难于计算 。 其次是 复合型疲 劳裂 纹扩展 的判据 ， 目前仍 采 用 一次 断裂 的判据 条件 为分析 基础 ， 这是有待于验证 的 。 为了有效地研 究 这个 问题 ， 我 们选择 了三 点弯 曲偏 直裂 纹试件 为研 究对 象 ， 如 图 一 中 的 裂 纹 。 这种 试件 的优点 是 ， 疲劳裂纹扩展 分枝 的初 始 一段 ， 约长 一 范围 内 ， 是一 段 明 显的直线 图 一 的照 片 。 于是对 于 新裂 纹 尖端 强度 因 子 的计 算 和研 究裂 纹扩 展 速 率 ， 均提供 了有利的条件 。 由于分枝 裂 纹呈 直线 ， 与原裂 纹构成折 线形状 ， 如 图 一 中的 折 线 。 在 文献 〔 〕 中指 奋 州尸澎 扩 二 晓 土 卜 砂八 。江 一一 十 ‘ 十一月 图 一 图 一 铃 本文是 国家科委下达的 ， 由肖把 美教授领导的科研 课题 中的一 项研究 结果 。 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1985．04．013