航空材料性能检测的试验方法要点

1.试样尺寸的测量

用最小分度值不大于0.01mm的量具在试样的韧带区域三点处测量试样厚度B，取算术平均值。用最小分度值不大于0.01W的量具在试样的裂纹所在截面附近测量试样宽度W。

2.疲劳裂纹的预制

预制疲劳裂纹的目的是消除机械切口末端由于机械加工而引起的残余应力，并制造出尖锐锋利的裂纹尖端。预制裂纹长度不得小于1mm，一般为1.0～2.0mm；且要求前后两面裂纹长度之差不超过0.25B或左右两侧裂纹长度测量值之差不超过0.025W，否则视为预制无效。

预制裂纹时的初始载荷大小根据试样尺寸（B、W）和应力比确定，一般取为屈服强度的10%～25%。为防止在裂纹尖端产生过载延迟效应，应至少采用两级应力水平进行逐级降载预制，每一级的裂纹扩展量Δa应大于（3/π）（K_max/R_p0.2）²，该值一般取为0.5～0.8mm。

3.测试过程和要求

预制好裂纹后，便可正式进行疲劳裂纹扩展试验。恒幅疲劳裂纹扩展试验过程中，保持最大载荷P_max和应力比R恒定。在裂纹每扩展一个Δa后，测量当前裂纹长度a并记录相应循环周次N。重复该过程直至试样断裂，即可得到一系列a和N的成组数据对（即a-N曲线）。试验过程需满足以下要求：

1）试验最大载荷P_max不得大于最终预制裂纹的最大载荷。

2）Δa的测量间隔应使da/dN-ΔK数据点均匀分布，一般应使Δa=0.4～0.8mm，最小Δa≥0.25mm或10倍的裂纹长度监测精度。(www.xing528.com)

3）试验中任何一点平均穿透裂纹与试样对称平面的最大偏离不应超过±10°，否则此点数据无效。

4）试验中某一点处前后表面裂纹长度测量值之差不应超过0.25B或左右两侧裂纹长度测量值之差（取前后表面的算术平均值）不应大于0.025W，否则此点数据无效。

5）观测裂纹长度时，为增加裂纹尖端的清晰度，允许施加静载，但此静载不得大于当前P_max的80%。

6）如采用目测法测量裂纹长度，当B/W＜0.15时，对C（T）试样和SE（B）试样只需在一个表面上测量裂纹长度；对于M（T）试样则需在左右两侧测量裂纹长度，并取算术均值。当B/W≥0.15时，对C（T）试样和SE（B）试样需在前后两个表面上测量裂纹长度，并取算术均值；对M（T）试样需在前后表面的左右两侧测量4个裂纹长度，并取算术均值。

7）若长时间中断试验，且中断后的裂纹扩展速率低于中断前，则试验无效。

8）若存在温度及环境影响时，须考虑载荷频率和波形的影响。

图14-33 电位法和目测法监测的裂纹长度的对比结果（在a-N曲线中）