ASTM E647-11e1由美国材料与试验协会 US-ASTM 发布于 2011。
ASTM E647-11e1 在中国标准分类中归属于: H22 金属力学性能试验方法。
疲劳裂纹扩展速率表示为裂纹尖端应力强度因子范围 da/dN 与 ΔK 的函数,表征了材料在循环载荷下对稳定裂纹扩展的抵抗力。参考文献 (1) 和 (2) 中给出了采用线弹性断裂力学分析疲劳裂纹扩展速率数据的基本原理的背景信息。在无害(惰性)环境中,疲劳裂纹扩展速率主要是 ΔK 和力比 R 或 Kmax 和 R 的函数(注 1)。温度和恶劣环境会显着影响 da/dN 与 ΔK,并且在许多情况下会加剧 R 效应并引入其他负载变量(例如循环频率和波形)的影响。在研究和设计数据的生成中需要注意这些变量的正确选择和控制。注意 18212;ΔK、Kmax 和 R 不是相互独立的。指定这些变量中的任何两个就足以定义加载条件。通常指定应力强度参数之一(ΔK 或 Kmax)以及力比 R。将 da/dN 表示为 ΔK 的函数可提供独立于平面几何形状的结果,从而能够交换和比较从各种样本配置和加载条件获得的数据。此外,此功能使 da/dN 与 ΔK 数据能够用于工程结构的设计和评估。假设了相似的概念,这意味着不同长度的裂纹受到相同的标称ΔK 将在每个周期以相等的裂纹扩展增量前进。从严格意义上讲,疲劳裂纹扩展速率数据并不总是与几何形状无关,因为有时会发生厚度效应。然而,有关厚度对疲劳裂纹扩展速率影响的数据却参差不齐。据报道,随着试样厚度的增加,在很宽的 K 范围内,疲劳裂纹扩展速率会增加、减少或保持不受影响。厚度效应还可以与环境和热处理等其他变量相互作用。例如,材料可能会在 da/dN 与 ΔK 的最终范围内表现出厚度效应,这与标称屈服(注 2)或当 Kmax 接近材料断裂韧性时相关。在生成研究或设计数据时,应考虑样本厚度的潜在影响。注28212;在符合试样尺寸要求的试验中应避免这种情况......
图5 裂纹长度随载荷循环数变化曲线及裂纹扩展速率(a) 裂纹长度随载荷循环的变化曲线;(b) 通过计算所得的裂纹扩展速率。图6 疲劳裂纹处应变场应变场通过DIC计算所得。(a) 疲劳裂纹扩展时同时出现的拉伸和压缩区域,Eyy’表示平行于载荷方向,Exx’表示垂直于载荷方向;(b) 疲劳试验过程中,通过最大形变量测得的最大剪切应变。图7 最大剪切应变的数据合成方法数据通过绘制3D轮廓组合而成。...
△K处于中等和较高水平时,焊接试样的疲劳裂纹扩展速率是母材的5倍。这是由于非优化的焊接工艺产生了各种缺陷(比如隧道状的缺陷)。...
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