航空材料力学性能试验数据处理和表达

K-R曲线是绘制裂纹扩展抗力K_R随有效裂纹扩展量Δa_e而变化的关系曲线。下面将分别介绍采用直接测量物理裂纹尺寸及柔度技术的数据处理过程。

1.直接测量裂纹物理尺寸的数据处理过程

1）对于直接测量物理裂纹尺寸a_p的测试，有效裂纹尺寸a_e通过在a_p上增加塑性区尺寸r_y来确定。

2）对于每一个记录物理裂纹尺寸和载荷的观测点，将物理裂纹长度a_p代入到下面相应的应力强度因子计算公式中计算K（a_p）。

M（T）试样：

C（T）试样：

3）根据式（13-38）计算塑性区尺寸r_y。

4）在每一个计算点的物理裂纹长度a_p增加r_y来确定有效裂纹尺寸a_e。

5）根据a_e并采用适合的方程计算每一个测试点的K_R。

6）计算Δa_e：Δa_e=a_e-a₀。

7）对于每一个观测点计算净截面应力R_v的有效准则：对于M（T）试样，这是一个净截面应力（采用物理裂纹尺寸）与材料屈服强度的比值；对于C（T）试样，这是一个8倍塑性区尺寸（采用物理裂纹尺寸）与剩余韧带区尺寸的比值。当R_v＞1.0时标记为无效数据。

M（T）试样：(www.xing528.com)

C（T）试样：

2.采用柔度技术的数据处理过程

1）根据初始的裂纹尺寸a₀，P-V曲线线性部分的斜率（ΔV/ΔP）₀和适当的柔度计算公式确定有效弹性模量E_eff，检查E_eff与材料弹性模量E的误差是否在10%以内。

2）沿着P-V曲线超过线弹性的区域选择一系列（至少20个）数据点进行分析。对于每一个分析数据点（V_i，P_i），计算到CMOD（裂纹嘴张开位移）原点V₀的斜率。

3）根据该斜率、试样几何与有效弹性模量E_eff，采用适当的柔度方程计算每一个选择分析点的有效裂纹尺寸a_e。

4）根据a_e与施加在试样上的载荷计算选择分析点的K_R。

5）计算Δa_e：Δa_e=a_e-a₀。

6）计算物理裂纹长度a_p和相应的塑性区尺寸，对选择点的数据进行有效性判断。若需要，将有效的K_R-Δa数据绘制成K_R曲线，如图13-23所示。

图13-23 K_R-Δa_i数据散点图