西安交通大学材料力学性能实验报告—疲劳裂纹门槛值

实验报告十

姓名班级学号成绩

实验名称金属材料疲劳裂纹扩展门槛值测定实验目的

了解疲劳裂纹扩展门槛值测定的一般方法和数据处理过程，增加对断裂力学用于研究疲劳裂纹扩展过程门槛值的作用和认识。

实验设备

高频疲劳试验机一台；工具读数显微镜一台；千分尺一把；三点弯曲试样一件

试样示意图

三点弯曲试样示意图

实验初始数据记录及处理结果

1. 实验原始记录（见附表）

2. 数据处理

近门槛值附近的da/dN用割线法处理，用表达式

(da/dN)i=(ai+1-ai)/(Ni+1-Ni)

算出各个编号的da/dN值。而ΔK的表达式如下：

式中W=25.00mm，B=12.50mm

对应于(da/dN)i的ΔK值通过取每级力值下的平均裂纹长度a i和对应的P i代入相应的ΔK表达式计算得到。取10-7mm/周次≤da/dN≤10-6mm/周次的(da/dN)i对ΔK 一组数据，按paris公式

以log(da/dN)为自变量，用线性回归法拟合曲线。

具体计算结果如下：

疲劳裂纹扩展数据及应力强度因此计算值

序号da/dN（m/

周次）

log(da/dN)△K Log（△K）

18.28571E-

09

-8.0816712.4190 1.0941

29.41176E-

09

-8.0263311.7661 1.0706

31.21212E-

08

-7.9164511.1812 1.0485

47.16049E-

09

-8.1450610.5471 1.0231

5 5.75E-09-8.240339.81710.992

63.97059E-

09

-8.401159.11440.9597

72.83951E-

09

-8.546768.44640.9267

87E-10-9.15497.76590.8902 95E-10-9.301037.08690.8505 106E-11-10.2218 6.43880.8088

根据上图，拟合Log(△K)- log（da/dN）关系曲线如下：

Log(△K)- log（da/dN）关系曲线

当da/dN=10-7mm/周次时，log（da/dN）=-10将其代入方程中，得到

log（△K）=0.812

△Kth=6.49MPa·m1/2

C=3.05×10-20n=11.711

思考题

1. 分析讨论金属材料疲劳裂纹扩展速率和疲劳裂

纹门槛值测试原理和方法的异同之处。

答：相同点：都使用三点弯曲试样；都需要

paris公式进行线性拟合得到Log(△K)-

log（da/dN）关系。

不同点：测量疲劳裂纹门槛值主要是在应力强度因子范围内，在应力比R不变的情况下通过逐级降力进行的。而疲劳裂纹扩展速率主要是在载荷不变的情况下且其最大载荷为一恒定值。