疲劳裂纹扩展试验要求与方法

1.尺寸测量

在切口平面处，从切口末端到试样边缘的两个位置测量试样的厚度B，精度达到±0.5%B。测量试样宽度W，精度达到±0.5%W。

2.疲劳预裂

疲劳预裂包括缺口裂纹萌生和裂纹扩展两个阶段。为了避免单一步骤的降载所导致的裂纹扩展迟滞，裂纹扩展阶段应在二级或更多的应力水平下进行。疲劳裂纹扩展量应不小于1.3mm，且最后一级的裂纹扩展量不小于0.65mm，循环次数不少于5×10³。推荐的R=0.1。允许疲劳预裂与断裂测试采用不同的机器，因为疲劳预裂的最大载荷比K_R曲线测试的最大载荷要小很多，小吨位的设备能够施加更高的频率。

3.断裂试验

安装试样，载荷清零。仔细地对齐试样以消除加载过程中的应力分布不均。如果需要，还必须安装防屈曲装置并检查防屈曲装置的有效性。应尽量采用位移控制来产生K_R-Δa曲线数据点。如果液压伺服机器采用应力控制，那么超过最大载荷点后试验设备容易不受控制。

为了保持一个稳定的变形速率，测试机器应该设置加载，使得P-V曲线线性部分的应力强度因子变化速率为0.55～2.75，在整个测试过程中都应该采用该速率。(www.xing528.com)

若裂纹长度采用直接测量的方式，对试样施加间歇的载荷或位移，在裂纹稳定后，测量和记录物理裂纹尺寸、载荷及COD值。若裂纹长度的测量采用柔度法，可施加连续的载荷，自动采集与记录加载过程中的载荷与COD值。图13-22所示为典型的P-2V曲线。

图13-22 典型的P-2V曲线

4.初始裂纹长度的测量及断口形貌观测

在试样断裂后，通过在裂纹里面的3个部位测量裂纹长度并取平均来确定初始裂纹尺寸a₀，1个是中心部位，2个是1/4部位。如果试样表面裂纹尺寸的测量值与a₀结果之差小于1%，可用表面裂纹尺寸替代。裂纹尺寸测量应精确到0.2mm。

当测试材料表现出强烈的各向异性时，裂纹扩展可能会偏离预期的方向。试样的K解、弹性柔度关系的准确性会随着裂纹偏移量的增加而减小。因此，标注那些裂纹尖端扩展偏移超过±10°的所有数据点。