HB7705-2001金属材料疲劳小裂纹扩展速率试验方法.pdf 30页

'中华人民共和国航空行业标准BB7705一2001金属材料疲劳小裂纹扩展速率试验方法2001一11一15发布2002一02一O1实施国防科学技术工业委员会发布 HB7705一2001目次前言‘······················，·········，···········，，······················-··················，·，·········⋯⋯I1范围···························，···········，···········，·······································⋯⋯12引用标准····················，·····························································一“·13符号、术语及定义························································，··················⋯⋯‘··⋯14试样···········‘················，·，··········，···············································，⋯35试验设备·································，··········，，······················，····，，··············⋯⋯46小裂纹长度监测方法···························，·，···，·，，·····，·············-····················⋯⋯57试验程序········，，，·····，，，，·····，，，，，···，·，，·，·········，·······二··‘·，····，，，二58物理小裂纹疲劳门槛值试验程序···········，··············，··························⋯⋯79试验结果处理·················，··········，··········································，·········⋯⋯810试验报告-················，···············，·····，····，·········，··，········，········，·········，··⋯9附录A(标准的附录)复型方法··························································⋯⋯11附录B(提示的附录)推荐的试样抛光方法··，·，···········································，，二12附录c(提示的附录)试验机和夹具的同心度检查方法····，···，·······，···················一14附录n(提示的附录)疲劳小裂纹原始数据记录表··········，·····，·······················一16附录E(提示的附录)检测疲劳裂纹长度的柔度方法·······，······，，··········，，······，，，一价附录F(提示的附录)半圆形缺口表面裂纹和角裂纹的应力强度因子计算············⋯⋯20附录G(提示的附录)推荐的疲劳小裂纹数据处理程序···············，·········，··。····⋯⋯22 HB7705一2001oli舀本标准是航空界近十五年来在疲劳小裂纹方面所做大量理论和实验研究的基础上，并参考了ASTMSTP1149"Small一(;rackTestMethods"和ASTME647一95a的附录X3“测量疲劳小裂纹扩展速率指南”制定的。本标准的附录A是标准的附录。本标准的附录B、附录C、附录D、附录E、附录F和附录c都是提示的附录。本标准由中国航空工业第一集团公司提出。本标准由航空工业航空材料热工艺标准化技术归口单位归口。本标准由北京航空材料研究院负责起草，沈阳飞机工业公司参加起草。本标准主要起草人:丁传富、刘建中、胡本润、吴学仁、李树柏。 中华人民共和国航空行业标准金属材料疲劳小裂纹扩展速率试验方法HB7705-2001范围本标准规定了测定金属材料疲劳小裂纹扩展速率的试样、试验设备、裂纹监测方法、试验程序和试验结果处理等。本标准适用于在实验室空气环境条件下，用单边缺口拉伸试样(SENT)测定金属材料在轴向恒幅载荷、变幅载荷条件下从缺口处自然萌生的疲劳小裂纹的扩展速率。2引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。在标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GB/T6398一1986金属材料疲劳裂纹扩展速率试验方法GB/T10623一1989金属力学性能试验术语HB5287一96金属材料轴向加载疲劳试验方法3符号、术语及定义3.1符号本标准所用符号、名称及单位见表to3.2术语及定义本标准采用下列定义。3.2.1最大名义应力S_:应力循环中具有最大代数值的名义应力。拉应力为正，压应力为负。注:本标准中的名义应力是指试样毛截面上的应力。3.2.2最小名义应力Sam=:应力循环中具有最小代数值的名义应力。拉应力为正，压应力为负。3.2.3名义应力范围Ls:应力循环中最大名义应力和最小名义应力的代数差，,as=S、一Sm.。3.2.4疲劳小裂纹扩展速率da/dN:载荷循环一周的疲劳裂纹扩展量。3.2.5物理小裂纹疲劳门槛值AK.,:在疲劳试验中，在无裂纹闭合条件下所测定的裂纹扩展门槛值即为物理小裂纹疲劳门槛值。本标准推荐采用长裂纹试样在恒定K、条件下的降国防科学技术工业委员会2001一11一15发布2002-02一01实施1 HB7705一20014K方法测定4I{。表1符号名称单位W试样宽度nln、lB试样厚度lrn,产缺口半径M7望参量角,ad--一Q汗7Ai}1=fl}f}3,"f}79h}l}R?一一【日】11C沿试样宽度方向的裂纹尺寸1nma/<裂纹长细比口平均裂纹尺寸nv1)5~最大名义应力MPa5。最小名义应力MPa公5名义应力范围MPax应力比K一应力强度因无mpa.瓜K‘最大应力强度因子MP.K~最小应力强度因子NIP.,/-.乙K应力强度因子范围IVTa而乙Kin.,物理小裂纹疲劳门槛值卜刃户a了而da/dN疲劳小裂纹扩展速率n价1凋3-2.6小裂纹:当裂纹尺寸(如表面裂纹的长度和深度)与相关的微结构特征尺寸、裂尖塑性区尺寸相当;或裂纹尺寸明显超过显微组织的特征尺寸或塑性区尺寸，只是从物理上讲属于“小”的范畴时，称该类裂纹为小裂纹。3.2.7物理小裂纹:裂纹尺寸明显超过显微组织的特征尺寸或塑性区尺寸，只是从物理上讲属于“小”的范畴时，称该类裂纹为物理小裂纹。3.2.8表面裂纹:从试样表面萌生的通常呈近似半椭圆形扩展的裂纹。对单边缺口拉伸试样的表面裂纹的定义见图1(a),3.2.9角裂纹:沿缺口边、孔边或棱角处萌生的通常呈四分之一椭圆形扩展的裂纹。对单边缺口拉伸试样的角裂纹定义见图1(b).3.2.10裂纹深度:对于平板表面裂纹拉伸试样，裂纹深度的定义见GB10623一86中8.30;对于本标准推荐的SFNT试样，指在孔壁表面上裂纹前缘与孔壁表面相交的两点之间所测量的距离。裂纹深度是试样厚度的一部分。在本标准中，裂纹深度用2a或a表示。 HB7705一20013.2.11裂纹长度:对于平板表面裂纹拉伸试样，裂纹长度定义见GB10623一86中8.29;对于本标准推荐的SENT试样，指从含裂纹孔壁表面至裂纹前缘最深点的垂直距离。裂纹长度是试样宽度的一部分。在本标准中，裂纹长度用。表示。3.2.12裂纹长细比:裂纹深度尺寸a与裂纹长度尺寸。之比。3.2.13裂纹的参量角P:与裂纹前缘坐标相对应的参考圆上的点与裂纹c轴的夹角，见图1(c)oA-A剖面角裂纹督(c)参量角(0图1单边缺口试样尺寸、表面裂纹、角裂纹及参量角lp的定义4试样4.1试样形状根据载荷类型、取样部位和不同的研究目的允许选择不同的试样形状。但所选择的试样必须有高精度的应力强度因子表达式。本标准推荐的试样为单边缺口拉伸(SENT)试样，见图2a4.2试样尺寸4.2.1试样尺寸的定义见图1和图204.2.2试样宽度W的推荐范围为25-50mmo4.2.3试样厚度B的推荐范围为2一4mma4.2.4缺口半径r的推荐范围为2.5-3.5=，并要求:/W、1/1604-.2.5为保证试样工作段应力分布的均匀性，试样两端夹持线之间的工作长度应不小于试样宽f群.13倍。还应考虑所留空间要便于裂纹监测。 HB7705一2001..一一，~~~‘..，~~4.3试样制备4.3.1试样下料之前应先按材料取样部位编号，并画出示意图，以作为试验结果分析的依据。4.3.2试样边缺口的加工应保证缺口处的残余应力降低到最小程度。推荐对铝合金试样采用分级铣削，逐级递减铣削量的加工工艺;对钢和钦合金试样采用分级铣削加曲线磨的工艺。15w3W15w1lllllll..司-..l夹持线夹持线“A’，详图图2单边缺口拉伸(SENT)试样4.3.3试样最终应进行缺口表面抛光，以除去缺口边缘的毛刺和缺口表面的机械加工痕迹，并使缺口根部的残余应力减至最小。对铝合金试样推荐采用化学抛光方法;对钢和钦合金试样推荐采用电化学抛光方法;不便于进行化学抛光或电化学抛光时可进行手工抛光〔见附录B(提示的附录)〕。4.3.4为研究显微结构对小裂纹扩展行为的影响，允许在缺口抛光之后用试剂轻度浸蚀缺口表面，以显示组织结构。5试验设备5.1试验机试验允许在不同类型的拉压疲劳试验机上进行，但必须满足以下条件:a)载荷精度，在静态下校正误差不超过士1;在动载荷下校正误差不超过士3%0b)有良好的同心度，推荐按附录C(提示的附录)的要求检查同心度。c)有准确的循环计数装置。4 HB7705一20015.2试样夹具5.2.1试样允许使用不同夹持形式的试样夹具，如液压楔形夹具或平板摩擦夹具。5.2.2夹具应有良好的同心度。推荐按附录C(提示的附录)的检查方法进行同心度检查。5.2.3为防止试样在夹持部位失效，可在试样与夹具夹齿之间使用厚度适宜的铝或塑料垫片小裂纹长度监测方法6.1复型法停止循环载荷并对试样施加静态载荷，用丙酮软化一小块醋酸纤维素薄片，并轻轻地粘贴在试样表面上，使其干燥几分钟后，缓慢取下。醋酸纤维素薄膜永久地记录了试样表面的形貌。随后在光学显微镜或扫描电镜下观察，测量裂纹长度。6.2光学视频法停止循环载荷并对试样施加静态载荷，用一台高分辨率的长焦距显微镜与一台高清晰度的黑白摄像头或数码相机相连接，经过长焦距显微镜放大的试样表面形貌由摄像头或数码相机摄录下来，相应的视频信号输出到监视器或通过模数转换卡将信号输出到计算机中存储。同时可借助光栅测长仪和三坐标移动平台测量裂纹长度。在使用光学视频法监测小裂纹长度时应注意:a)当放大倍数较高时，由于在很小的视场内很难找到较小裂纹的位置。因此，建议在疲劳寿命的早期阶段采用复型法确定裂纹起始位置。b)当观测半圆形缺口孔壁表面的小裂纹长度时，为获得高清晰度的图像信息，试验过程中应注意光源类型和照射角度。7试验程序7.1试样尺寸测量7.1.1用精度不低于0.0lmm的量具测量试样缺口部位沿宽度方向三处的试样厚度B，取其平均值。7.1.2用精度不低于0.02二的量具测量缺口附近的试样宽度W。7.2应力水平和应力比的选择7.2.1小裂纹试验的应力水平可参考由同种材料，同样的SENT试样所获得的疲劳寿命的试验结果确定。本标准推荐选择两级应力水平，通常取S-N曲线上疲劳寿命为5x100周和1x10"周所对应的应力为小裂纹的试验应力水平。S-N曲线测定按HB5287进行。7.2.2应力比一般根据数据的应用目的来确定。推荐选择R为0.5,0.1和一1三个应力比。7.2.3试验频率一般推荐为10-20Hz，但主要根据试验载荷的稳定性来确定。7.3复型循环间隔AN的确定7.3.1为了在最小的裂纹尺寸范围内获得足够的裂纹扩展数据，复型的循环间隔,}IN一般应保证一个试样在试验完成之后至少有25一30个有效复型。7.3.2为防止初始裂纹的漏检，可以采取一边复型，一边在光学显微镜下观察复型。发现裂5 HB7705一2001纹后，可以缩短复型的循环间隔。7.3.3为捕捉到早期的小裂纹数据，在裂纹扩展的早期阶段应尽可能地缩短复型的循环间隔7.4记录小裂纹扩展过程7.4.1按选定的循环间隔进行裂纹长度测量，测量方法可选用复型法或光学视频法。7.4.2采用复型法〔见附录A(标准的附录)〕测量小裂纹时，每次复型后，应在小裂纹试验的原始数据表上记录复型序号和相应的循环数。推荐的疲劳小裂纹扩展试验原始数据记录表见附录D(提示的附录)。7.4.3采用光学视频法测量小裂纹长度时，停止循环载荷并施加静态拉伸载荷(最大静态拉伸载荷为最大试验载荷的80%)，将长焦距显微镜对准试样缺口根部，通过安装在显微镜接口处的数码相机将试样缺口根部的裂纹图像信息输人到计算机中存储或通过摄像头输人到录像机中7.5试验终止7.5.1一般在裂纹扩展至试样厚度的80%左右时终止试验。7.5.2当出现多条小裂纹且按裂纹无交互作用判据试验数据无效时，应终止试验。7.5.3若试验仅为了获得裂纹形状数据，可在裂纹尺寸达到某一指定的长度时终止试验。76试样数量每个应力水平下的试样数量一般应不少于3个。7.7小裂纹尺寸a的测量7.7.1对复型法，采用扫描电镜或光学显微镜从复型上直接测量。在测量中应注意:a)测量前应对显微镜的放大倍数或标尺刻度进行预先标定。b)测量时可以从最后一个复型开始，由后往前依次测量每个复型上的所有裂纹的长度和相对位置。测量过程中可以借助于复型上记录的晶粒或夹杂物等明显标记来确定裂纹的位置。c)裂纹尺寸a(对表面裂纹为2a，对角裂纹为a)按裂纹在水平面的投影距离测量。7.7.2对光学视频法，直接从记录的图像中，用预先标定好的标尺进行测量。测量方法与从复型上测量的方法相同。7.7.3测量结果，包括裂纹尺寸和裂纹类型(表面裂纹或角裂纹)应记录在小裂纹试验原始数据记录表上。7.8裂纹形状尺寸测量7.8.1裂纹形状尺寸包括裂纹尺寸a(对缺口表面裂纹为2a，对角裂纹为a)和裂纹尺寸。。裂纹尺寸2a或a采用复型法或光学视频法从半圆形缺口根部的孔壁表面获得。裂纹尺寸。一般从断口上沿试样宽度方向测量得到，也可利用已有的经验公式通过计算得到，对角裂纹也可用复型法测定‘值。7.8.2由试验获得裂纹形状数据的方法是，通过在不同裂纹深度处停止试验后静拉断试样，得到不同裂纹形状尺寸的断口。用工具显微镜或扫描电镜从断口上直接测量裂纹形状尺寸。一种材料的裂纹形状数据至少应有5对以上。6 HB7705一20018物理小裂纹疲劳门槛值试验程序8.1试样推荐采用标准C(T)试样，试样尺寸和形状见GB/T6398.8.2裂纹长度测量测量方法推荐采用柔度法，其方法见附录E(提示的附录)。8.3物理小裂纹疲劳门槛值。K,,，的测定本标准推荐采用恒定K,二的降,}K方法测定无裂纹闭合条件下的物理小裂纹疲劳门槛值(乙民)，恒定K=w、的降△K程序示意图见图30聋狱著伟围侧燃只创11图3恒定K,。的降6E程序示意图在恒定K~试验中，应力强度因子范围zlK按式(1)逐级降低。zlK=,}K,,cl(-0···‘·····，····················，，，二(1)式中:}Ka恒K‘试验开始时的应力强度因子范围，MPa,俪;ap—恒K、试验开始时的初始裂纹长度，mm;Ck—无量纲的K梯度，它表示应力强度因子范围zlK随裂纹长度增加而变化的相对速率其表达式为:C,,=(1/OK)/(d,}K/da),mm-"o恒定K,。试验必须在计算机自动控制的液压伺服疲劳试验机上进行。K}。的选取应满足裂纹尖端应力场处在线弹性范围内。推荐的降载参数:C;值为一0.08一一0.5mm-,;应力比R可以从0.1-0.5开始.逐级升到0.8-0.95;每级△K下的裂纹扩展增量4a=0.15一0.5mm9试验结果处理9.1裂纹无交互作用的判据 HB7705一2001当缺口根部有两条或两条以上裂纹存在时，为避免相邻裂纹对裂纹扩展速率的影响，应根据下列裂纹无交互作用的判据决定试验数据的取舍。图4是裂纹无交互作用判据的示意图。图4小裂纹无交互作用判据的示意图a)当两条裂纹几乎在相同的路径上(例如图4中裂纹乙。和裂纹LZ)，且相邻的裂纹尖端之间的距离(d=2)小于最长的裂纹L.的长度时，则两条裂纹的随后数据都应舍掉。b)对于垂直于加载轴线的两条平行裂纹(例如图4中裂纹L，和裂纹L,)，如果两条裂纹之间的垂直距离(h1.3)小于最长的裂纹L、的长度时，则裂纹L3的随后数据应舍掉。c)当两条裂纹‘例如图4中裂纹L;和裂纹L2)彼此连接成为一条裂纹时只有当合并后的总的裂纹长度不小于合并时两条裂纹长度之和的2倍时，合并后的裂纹数据才有效，否则应舍掉。d)对不呈直线排列的裂纹(例如图4中裂纹L4和裂纹L,)，如果同时满足判据a)和b)的舍去准则，则最长裂纹‘主裂纹L,)的数据应舍去;同样，对次裂纹而言，如果同时满足a)和b)的舍去准则，则次裂纹的数据也要舍掉。9.2小裂纹扩展速率da/dN的计算小裂纹扩展速率da/dN采用割线法按式(2)计算:da6oa,一a(2)dN乙N从十1一从式中:“—对应于N、的裂纹尺寸，mm;N;十，一N，—为相邻两个复型之间的循环间隔。9，3应力强度历子范围IAIS的汁算9.3.1裂纹长细比a/c和裂纹尺寸。的确定裂纹长细比a/。和裂纹尺寸。根据从试样断口上测量的裂纹形状数据，通常按式(3)计算。8 HB7705一2001a/c=A,+AZ(alt)·································一(3)式中:A=A:为拟合常数，由一组a/。对alt的数据采用最小二乘法进行线性拟合得到。t为试样厚度的另一种表达形式(对表面裂纹，t=B/2;对角裂纹，t=B)。根据需要，a/。对alt的关系可以分别按表面裂纹和角裂纹的情况表示。9.3.2平均裂纹尺寸a的计算对应于(da/dN)的平均裂纹尺寸a。按式(4)计算:a一(a;.+al.)/2...................，··············⋯⋯(4)9.3.3应力强度因子范围A!(的计算对SENT试样，对应于(dajdN)的应力强度因子范围AK按如下数学表达式计算:AK一AS、ma/QF;(誉，誉，于，c于，r，*)(5)式中:AS—应力范围，As=s，一S}}(对任何R值);Q—形状因子;F;—边界修正因子，7代表裂纹类型，对表面裂纹J二、，对角裂纹1二。。Q及F;的计算见附录F(提示的附录)。为考虑包铝材料的包铝层对小裂纹扩展行为的影响，本标准按多层介质的近似裂纹模型进行修正。对由包铝层萌生的角裂纹的应力强度因子F"。按式(6)计算:F",=F,·G·‘·⋯“””’‘’············，········⋯⋯(6)G!0.4艺叭(1一l/a)`/(2z一1)朴····，···············⋯⋯(7)式中:G—包铝层修正因子;C—包铝层厚度，m;9—多项式系数，召。=2,P,=0.9788,几=1.1101,风=一0.3194,95=一0.1017。9.4数据处理程序推荐的小裂纹数据处理程序见附录G(提示的附录)。10试验报告试验报告应包括下列内容:a)委托单位、材料规格、热处理制度;b)试样类型、宽度、厚度、缺口半径和取样方向;c)加载变量:最大名义应力、应力比、加载频率和波形;d)试验机型号及裂纹监测方法;e)实验室环境:实验室温度和相对湿度;9 HB7705-2001幻数据处理方法及应力强度因子计算方程;B)小裂纹试验结果:“一N数据及a一N曲线图、小裂纹的da/dN一4K数据及曲线图。h)如果测定物理小裂纹疲劳门槛值，则试验结果应包括:IAK,h..I:一N数据、dc/dN一,}IK数据和曲线图;还应包括恒K}二的降OK程序所采用的Kmu,Ck,4a和最终的应力比R,1)试验人员和试验日期。 HB7705一2001附录A(标准的附录)复型方法A1复型的基本原理及方法复型方法用于记录SENT试样缺口底部的裂纹萌生和扩展过程。在预定的加载循环问隔下，用塑料薄膜对缺口表面复型。选择循环间隔应以每个试样复制25-30个有效膜为原则。在复型时，为使裂纹完全处于张开状态，施加到试样上的载荷应始终保持在一恒定的静态载荷上(最大静态拉伸载荷为最大试验载荷的8096)0复型材料为醋酸纤维素薄膜。膜的厚度一般为0.04--0.08mmAZ复型步骤A2..1复型前用蘸有丙酮的棉花球清洗缺口表面。A2.2用一根比缺口直径稍小的光滑小棒将薄膜轻轻附着在缺口表面。薄膜中央对着缺口中心，膜的长度方向沿缺口圆弧表面。在膜与缺口表面之间滴1-2滴丙酮。然后，通过小棒使膜轻轻地接触缺口表面(见图A1)。对小棒施加的压力应尽可能小，只要使膜贴在缺口表面即可。待膜干燥5min后，用镊子夹住膜的端部，自上而下从缺口表面缓慢地剥落下来。为帮助辨别膜的方位，可剪去膜的其中一个角。A2.3取下复型，平整地粘贴在贴有双面透明胶带的玻璃片上，并贴上相应的复型序号。复型的顺序号应与记录的循环数相对应。A2.4复型应保证平直、棱角清晰和无扭曲。在低倍放大镜下检查时，复型上应无皱折、气泡和其他杂物。否则无效，应重新复型。图A1复型方法示意图 HB7705一2001附录B{提示的附录)推荐的试样抛光方法B1铝合金试样的化学抛光B1.1抛光前试样处理用700号金相砂纸打磨试样棱角毛刺，再用丙酮擦净试样表面，并用清水冲洗。将试样放人去油清洗剂中浸泡10-20min去除油污，然后取出用水冲洗。推荐的去油清洗剂的成分见表BL表B1除油清洗剂成分成分含量,gi1碳酸钠(Na,C劝20一40碳酸氢钠(NaHC03)15-30磷酸钠(N.,PO,)20-40焦磷酸钠(Na,P,0,)20-40LTS3添加剂20-40Bl.2化学抛光化学抛光在不锈钢槽内进行。将抛光溶液倒人槽中搅拌，并使溶液温度保持在105一110℃之间，然后将试样浸人溶液中浸泡5mino试样抛光以后放人清水中洗净。如试样表面出现明显的淡红色，则将试样浸溃在10%的硝酸溶液中将其清除掉。试样取出后再次在水中漂洗干净，最后用丙酮擦洗，在空气中干燥。并用吸湿纸将试样单个包装好放入干燥器中备用。推荐的化学抛光液成分见表B2a表B2铝合金化学抛光溶液成分成分体积百分数，%磷酸(比只)<)80硝酸(HNO;)5醋酸(CH,000H)5去离子水10B2钢和钦合金试样的电解抛光电解抛光在聚乙烯的塑料容器内进行。试样缺口朝下并浸没在容器中，试样缺口附近的非抛光部位用橡胶或生料带保护。试样为阳极，铅块为阴极。试验温度为室温。抛光时通人12 HB7705一20011-2A的直流电，电压为20-30V,抛光时间为5-20min。电解抛光结束后，取出试样，用清水冲洗干净，并用丙酮擦洗，随后用吹风机吹干，并存放在干燥容器内。钢和钦合金电解抛光溶液的成分见表B3o表B3钢和钦合金的电解抛光液成分}合金{成分1体积百分数，%}70乙醇10甘油醋20高氯酸.95乙醇铁合金高氯酸B3手工抛光手工抛光程序如下:a)使用800(W10)号金相砂纸沿半圆形缺口表面打磨，除去机械加工刀痕。打磨完成后，用丙酮擦洗。b)用一根略小于半圆形缺口直径的光滑圆棒，其上缠上绸布，并用颗粒直径为2.5-1.51im的金刚石软膏涂在缺口表面，圆棒沿缺口表面滚动，直至缺口表面光亮，随后用丙酮擦洗。 HB7705一2001附录C(提示的附录)试验机和夹具的同心度检查方法C1试验前的准备C.1在试样毛坯中挑选六片最平直的无缺曰试样作为同心度检查试样。Cl.2按图Cl中应变片的分布位置，将应变片对称地粘贴在同心度检查试样的两表面上。C2同心度检查步骤C2.1试样安装在试验机上之前，将各应变片读数调至零。C2.2将试样安装在试验机上，在0和20kN(对小尺寸试样，最大载荷可选lOkN)载荷下分别测量各应变片的输出值。C2.3从试验机上取下试样，并将试样沿加载轴线转动180℃后重新装在试验机上，重复L2.2步骤。C2.4将各测量值代人表C1弯曲应变的计算公式中进行计算。将所得计算值与允许值相比较，若计算值偏离允许范围，则应调节试验机或夹具，重复上述步骤，直到计算值在允许范围内。表C1弯曲应变计算公式及允许范围在OkN和20kN载弯曲应变及计14公式荷下的应变允许范第一次测量位置转动后的测量位置E}-((Ei+EJ+ES)一(Ez+f,+E6)1/6+[(￡+;。+￡、)一(EL+￡:+E6)116E_I<751(f。二=[。:一。.1i2+[。，一。，]忍ETA<150pE。.L=[。9一。iul/l+[￡。一￡，]左￡IL一<150pEEw二」(￡+cZ)一(ES+E,)‘w.=1(￡+￡2)一(EJ+￡、);EweIG200IAf(。+￡2)20‘一(:+。2)OkN(。.+￡2)20kN一(￡上+￡2)。，951时，Q=1+1.464(。/。)’65a)对于表面裂纹，当0.2l时:Mi=(c/a)"2(1.04一0.04c/a)······················································⋯⋯(F14)M2,M3+81,82=1,83,94,95和f_分别按式(F4)一(F12)计算。f=[(c/a)2sin2T+COS2司14·······················································⋯⋯(F15)b)对位于半圆形单边缺口边缘的四分之一椭圆形的角裂纹，在承受远方均匀应力或均匀位移条件下，当0.21时:Mi=(cla)12(1+0.04c/a卜········································，···············⋯⋯(F24)M2=0.2(c/a)4···········································································⋯⋯(F25)M3=一0.11/(c/a)4······························································⋯⋯(F26)91=1+(c/a)[0.1+0.2(4/t)"](1一since)2一0.16(4/t)(c/a)sinpcos}o+0.07(1一a/c)(1一a/t)coszcp··································，·················一(27)93=(1.13一0.09c/a)[1+0.1(1一cosP)2][0.97+0.03(4/t)"f4]···“·····一(F28)92和a分别按式(F21)和(F22)计算，9419，和fw分别按式(F10)一(F12)计算，f按式(F15)计算。 HB7705一2001附录G(提示的附录)推荐的疲劳小裂纹数据处理程序推荐的疲劳小裂纹数据处理的BASIC计算程序见表GI.BASIC计算程序的输人输出的变量见表G2o表C:1小裂纹数据处理的源程序100REM**二二PROGRAMNAME:SCDKQB.BASAngle:90deg.*e*110REMa--;**THEDATAFILEOFCRACKGROWTHRATEVSDELTAK*x**120REM"*"*FORSMALLCRACK.370REMTHICKNESS:"B"MetesB380REMSTRESSCONCENTRATION:"K"I"KT390REMMAXIMUMSTRESS:"SMAX”二MPaSMAX400REMSTRESSRATIO:"R"=0.5,0，一1R410REMSPECIMENWI口I"H:""W=METERSW420REMCR入口CNUMBER:"CN"=1TO5CN430REM"TOTALNUMBEROFCRACKSINSPECIMEN:"TN=1TO5TN440REMTYPEOFCRACK:"T(I)=1(SURFACE),2(CORNER)T(1)450REMMEASUREDLENGTHOFCRACK:"L(I)"=MILLIMETERSI"M460REMNUMBEROFCYCLES:"N(I)=CYCLESN(I)470REMCRACKLENGTHORHALFLENGTH:"A(I)二METERSA(I)480REMCRACKDEPTH:"C(I)=METERSC(D490REMAVERAGEA(I);"AA(l)=METERSAA(I)500REMAVERAGEC(l):"AC(l)=ME丁EBBAC(1)510REMCRACKGROWTHRATE,DAJDN,"CGR"=mm/CYCCGR(I)520REMSTRESSINTENSITYFACTORRANGE:"DELK=MPa一SQR(M)DELK(I)530REMNUMBEROFDATAPOINTS(MAX=50)X540REMRADIUS"RAD’=METERSRAD550REM560REMALLLENGTHDIMENSIONSGIVENINMETERSEXCEPTLENGTH"L(I)570REMCRACKLENGTFrL(I)"GIVENINMILLIMETERS580REM590DIMT(50),L(50),N(50),A(50),C(50),AA(50),AC(50),CGR(50),DELK(50)600DIMJ(50)610PRINT"DOYOUWANTTOINPUTNEWOROLDDATA(PRESSOR)"";620INPUTA$630IFA$="WHEN660640IFA$=0O0THEN850650C30"FO610660INPU"f-OUI"PU"I"FILENAME";OFILE$22 I-IB7705一2001670OPENOFILE$FOROUTPUTAS#1672PRINT"Entermaterial";;inputMATER674PRINT"Enterspecmed;:inputSPEC$676NT"ENTERThickness(nvn)andWidth(=i)";:INPUTB,W680PRINT"INPUTR,Smax,CN,TN,X;690INPUTR,SMAX,CN,TN,X700PRINT#1,MATER$702PRINT井1,SPEC710PRINT#1,R;SMAX;CN;TN;X;B;W720FORK=1TOTN730IFK>1THEN750740G(7TO780750PRINT"ENTERNurubersofcrack(CN)andPointsofdata(X)";760INPUTCN,X770PRINT#IIR;SMAX;CN;TN;X;B;W780PRINVINPUTTYPE,CYCLESCRACK(mm)790FORI=1TOX800PRINTI;:INPUTT(I),N(I),L(I)810PRINT#1,I,T(I),N(I),L(I)820NEXTI830NEXTK840CLOSE4$1850INPUT"DATAFILENAME-;IFILE$860OPENIFILE$FORINPUTAS#1870INPU了}PLOTINGFILENAME(a一N)";OFILE$880OPENOFILE$FOROUTPUTAS#2890INPUT"PLOTINGFILENAME(K一da/dN)";PLO"I$900OPENPLOT$FOROUTPUTAS#3902INPUT井1,MATER$904INPUT井1,SPEC$910INPUT并I，R,SNIAX,CN,TN,X,B,W920PRINTR;SMAX;CN;"1"N;X;B;W930PRINT"INPUTK"I"";:INPUTKT:PI=3.141593940RAD=.0032:PHI=1.5708950W=W/1000:B=B/1000:DEIS=SNIAX`(1一K)960PRINT"POINTTAB(10)"TYPE"以B(25)"N(I)”丁AB(35)""I-(I)970FORK=1TO"IN980IFK>1THEN1000990CO"IY)10301000INPUT#1,R,sMAX,CN,TN,x,B,W101011-1/1000:W=W/100023 HB7705一20011020PRINTSPEC;R;SMAX;CN;TN;X;B;W1030FORI=1丁OX1040INPUT#1,J(I),T(I),N(I),L(1)1050PRINTUSING"###甘井##材##材材####.####";I;T(I);N(1);L(I)1060NEXTI1070REM1080REM*"******NOTCl正】〕SPECIMEN********1090REM1100FORI=1TOX1110IFT(I)=2THEN11601120REM一一一一一一一一一一一一一一一一一SURFACECRACK1130A(I)=L(I)/2000:REMCONVERTCRACKLENGTHTOMETERS1140GOTO11701150REM一一一一一一一一一一一一一一一一一一CORNERCRACK1160A(I)=L(I)/1000:REMCONVERTCRACKLENGTHTOMETERS1170NEXTI1180REM1190REM一一一一一一一一一一一一一一一一一一CALCULATEAVERAGECRACKLENGTH1200FOR1=1TOX一11210AA(1)=(A(I)+A(I+1))/21220REM1230REM一一一一一一一一一一一一一一一一一一CALCULATECRACKGROWTHRATECGR(I)1240D=A(I+1)一A(I)1250Y=(N(I+1)一N(I))1260OGRO)=侧Y*10001270NEXTI1280REM1290REM+"***"*"CALCUL八丁EDELTAKFORNOTCHEDSPECIMEN**"*****1294FORI=1TOX一11320IFT(I)=2THEN16101330T=B/21340ACT二AA(I)/T:ROT=RAD/T1350IFAOT<.02THEN13801360AOC=1.01+.15*AOT1370GOTO13901380AOC=.2+40-AOT1390CM=AA(I)/AOC1400IFAOC<=1THEN14601420MI=(1/AOC)A.5"(1.04一04/AOC)1430F1=((1/AOC)A2-(SIN(PHI))"2+(COS(PHI))^2)".251440GOTO148024 BB7705一20011460F1=(AOC"2二(COS(PHI))^2+(SIN(PHI))"2)n.251470Ml=11480M2=.05/(.11+AOC^1.5)1490M3=.29/(.23+AOC"1.5)1500G1=1一(AOT"4"(2.6一2+AOT)".510+4*AOC));COS(PHI)1510Ll=1/(1+C(I)/RAD*OOS(.9*PHI))1520G2=(1+.358*Ll+1.425"Ll"2一1.578"L1^3+2.156"L1^4)/(1+0.8二Ll^2)1530G3=1+.1*(1一COS(PHI))"2-0一AOT)n101540G4=KT*(36一032/(1+C(I)/RAD)A.5)1550G5=1+ACC"5*(.003*ROT"2+.035"ROT*(1一COS(PHI))"3)1560GS=GS一35二AOT"2二(1一，5*AOC)^3二(DS(PHI)1570GAM=ACT".5*(C(I)+RAD)/W1580REMF2=1一0.2"GAM+9.4*GAM"2一19.4"GAM"3+27.1"GAM"4FORUNIFORMSTRESS巧卯F2=1+2.17*GAM"2一3.4"GAM"4+3.7"GAM"61600GOTO18301610AOT=AA(I)JB:ROT=RAD/B1620AOC=1.32一405*AOT1624C(I)=AA(I)/AOC1626IFAOC>1THEN16801640M1=1.13一9.000001E一02*AOC1650M2=一54十.89/(2+AOC)1660M3二5一1/(.65+ACC)1662n=(AOC^2-(COS(PHI))"2+(SIN(PHI))"2)".251670G1=1+(.1+.2-AOT"2)二(1一SIN(PHI))^2一16-AOT二SIN(PHI)*OOS(PHI)1674G3=(1+.04*AOC)"(I+.1*(1一〔%)S(PHl))"2)*(.97+.03*AOT".25)1680Ll=1/(1+C(1)/RAD-COS(.8*PHI))1690G2=(1+.358*Ll+1.425*Ll"2一1.578-Ll"3+2.156*Ll"4)/(1+.13*LI^2)1710G4=KT*(36一032/(l+C(I)/RAD)A.5)1720G5=1+AOC^.5*(.003*ROT"2+.035*ROT二(1一COS(pHI))"3)1722G5=G5一35，AOT^2-(l一5-AOC)n3二OOS(PHI)1730GAM=AOT^.5*(CO)+RAD)/W1740REMF2=1一0.2二GAM+9.4*GAM"2一19.4-GAM"3+27.1*GAM"4FORUNIFORMSTRESS1750凡=1+2.17"GAM"2一3.4*GAM^4+3.7-GAM"61760IF八OC>1THEN17701764GOTO18301770Ml二(1/AOC)".5*(1+.04/AOC)1780M2=.2/AOC"41790M3=一11/AOC"41792Fl=((1/AOC)"2*(SIN(PHI))"2+(COS(pHl))^2)".251800G1=1+(1/AOC)-(.1+.2*AOT^2)*(1一SIN(PHI))"21810G1=Gl一16-AOT*(1/AOC)*SIN(PHI)*COS(PHI)+.07-(1一AOC)-(1一AOT)*(COS25 HB7705一2001(PHI))"21820G3=(1.13一9.000001E一02/AOC)，(1+1二(1一("OS(PHI))"2)1822(乃=(召二(97十.03二AOT^.25)1830F3=(Ml+M2、AOT"2+M3二AOT^4)sG1-;G2.G3*G4.K.G5二Fl、F21832IFAOC>I」HEN18381834Q=1+1.464;.A(X".^1.651836(X)TO18601838Q=1+L464/A(X","1.651860DELK(I)=DELS二(PI、AA(I)/Q)".5*F31870PRINT#2,USIN(;"#######片井井井#";N(I),A门).10001880PRINT#3,USIN(,########AAAA";DEI.K川,CGRO)1890PRINTUSING"###井材#并#材井###井#井##甘并###AAAA,";I,N(1)AM*1000,DELK(I),0:R(I)1900NEXTI1910I=X1920PRINT井2,USIN叮’并并#####甘材并##0;N(I),A(I)-10001930PRINTUSING"林##甘#井#########";1,NO),AM-10001940PRIN丁1950IFK>1THEN20501960LPRINT1970LPRINTTAB(20)"*;--SmallCrackDataTablea;*“1980LPRINI1990LPRINTTAB(11)"MA丁ERIAL:MTER$"门"AB(37)"SPECIMENNUMBER:"SPEC$2000LPRINI"TAB(11)"STRESSRATIOR="R;"I"AB(37)""MAXIMUMSRTE.",S二’SMAX;"MPa"2010LPRINT2020LPRINTTAB(11)"No."TAB(18)"Cycles"I"AB(30)"CY,,IC"TAB(43)"i)elta一K";2030LPRINTTAB(57)"da/dN2040LPRINTTAB(31)"(mm)"TAB(41)"(MPa*m".5)"TAB(55)"(mi,VCycle)"2050FORI=1TOX2060IF1=XTHEN20902070LPRINTUSING"#井###井#料##甘#件######井井材#IAAA-".I,N(1),A(1)，1000,DELK(I),CGR(I)2080G917021102090LPRINTUSING##井#甘件####井#共##";1,N(I),A(I)--10002100LPRINT2110NEXTI2120NEXTK2122LPRINTCHR$(12)2130CLOSE2140S[X)P26 HB7705一2001表G2BASIC计算程序变量说明第一次出现的行号变量名说明单位6905PE(试样号700B试样厚度n飞】11700W试样宽度rl飞rll690S-最大毛应力NIPa690R应力比940R八口缺口半径r1690AN缺口表面总的裂纹条数690CN第，条裂纹690X第笼条裂纹总的数据点数800N(i)循环次数周裂纹类型:表面裂纹饭=1;800T(i)角裂纹i=2800A(i)裂纹深度mm1210八A平均裂纹深度n〕1390AC平均裂纹长度m950DELS应力范围MFa1260CGR裂纹扩展速率rnml周1860DE曰(应力强度因子范围MP-巾850IFILE$输入数据文件名660OFILE$输出数据文件名27'