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高低温试验箱材料焊缝研究

发布时间:2015-12-26 15:25:36 作者: 信息来源:

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  从图上可以看出,疲劳裂纹扩展可分为以下三个阶段:区域Ⅰ:裂纹萌生阶段;区域Ⅱ:裂纹稳态扩展阶段;区域Ⅲ:裂纹失稳扩展阶段。 
  断裂力学中用经验公式对裂纹扩展特性进行描述,常用的疲劳裂纹扩展速率公式有Paris幂函数式、Forman公式、Walker公式等,其中Paris幂函数式表达式如下: 
  由于港口起重机带裂纹结构的疲劳寿命主要取决于其稳态扩展寿命,因此疲劳裂纹扩展实验重点研究裂纹稳态扩展阶段的疲劳特性。上述3个公式均可以描述第Ⅱ区域的裂纹扩展规律,但由于Forman公式和Walker公式中某些参数难以准确获取,因此选用应用最为广泛的Paris幂函数式进行疲劳裂纹扩展实验的研究。 
  实验步骤 
  将试件置于MTS810材料试验机上,调整两端支座位置,使试件处于水平状态,并保证载荷施加位置通过两个支座中心距的中线;同时,试件长度方向应与两个支座的连线方向平行。 
  疲劳预制裂纹尖端。取应力比R=0.1,频率f=12HZ,对机加工后的裂纹进行锐化处理。实验载荷采用正弦波形式的恒幅载荷,以屈服应力估算试件加载处的许用载荷[P],初始的预加载荷峰值可选取(1/4~1/3)[P]。疲劳预制裂纹过程中,可逐级下降实验载荷峰值,每一级下降不超过20%,待观测到裂纹可以稳定扩展之后,停止下降载荷。一段时间后,若观察到裂纹已经向前扩展,且出现尖角时,停止疲劳预制裂纹,测量此时的裂纹长度a0,并将其作为裂纹扩展的初始长度。 
  在计算机上设置控制参数,开始疲劳扩展实验。保持应力比R和频率f不变,以疲劳预制裂纹最后一级的恒幅载荷作为疲劳裂纹扩展的实验载荷,开始加载实验。 
  测量裂纹扩展长度a及对应的应力循环次数N0。在裂纹位置滴加墨水,实验过程中当观察到墨水印痕有明显延伸现象时,表明裂纹已出现扩展,此时测量并记录a和N0值。由于裂纹前缘深度(沿下翼板厚度方向)较小,可认为裂纹前缘各点沿深度方向的坐标是一致的,为测量方便,以表面裂纹的扩展长度作为所测实验数据。 
  重复上述步骤,记录多组裂纹扩展长度和应力循环次数。 
  当裂纹尖端快到达下翼板边缘或试件出现疲劳破坏时,结束实验。 
  实验现象及数据处理 
  在实验过程中,裂纹位置位于角焊缝处的两个试件均未发现有明显的裂纹扩展现象,由此说明承受拉弯作用的箱型结构角焊缝处的裂纹是偏安全的。 
  同时,实验观察到在对接焊缝处预制裂纹的试件会发生逐步扩展,且裂纹扩展方向沿着焊缝方向,形成比较明显的I型裂纹。 
  本次分别对两个含有对接焊缝裂纹的试件(1#和2#)进行了疲劳扩展实验。 
  实验过程中,由于外界环境的干扰,会产生个别误差较大的数据点,有两个点均偏离其它点较远,因此,在进行线性拟合时应去除。利用数值分析工具对去除大误差点之后的数据进行线性拟合,可分别获得一个线性回归方程。 
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