GB T 6398-2000 金属材料疲劳裂纹扩展速率试验方法.pdf

1、G8/T 6398- 2000 自自主21=1 本标准等效采用ASTME647-1995日金属材料疲劳裂纹扩展速率试验方法队主安技术内容与之相同，但较详细和具体，编写结构不完全对应。半标准与ASTME647一1995a的小差异如-f，增加r单边缺门1点弯曲SEU:l)试样为疲劳裂纹扩展标准试样;增加了含水介质中常用的标准C(丁l，MCf)试样裂纹扩展用介质盒及介j虽循环系统号一一增加了小裂纹扩展i式验用的标准试样。本标准此次修订对F歹IJ技术内容进行f修改:一增加单边缺口三点弯曲SECBl试样$删去附录A(补充件)中的HASIC语言计算科序:-将附录B(参考件)和附录CC参考11)的内容纳入标

2、准正文g删去附录I】(参考件h一增加5个附录如F，附iR!l(标准的附求)测定裂纹长度的柔度法;附录C(际准的附求)含水介质中疲劳裂纹扩展测定的特殊要求，附录。(标准的附求)梨纹长度的电位法测定，附录E(提币的附录)疲劳小裂纹扩展测定方法;附录F(提7日的附承)疲劳裂纹张开力的测定方法。向本标准实施之日起，代替G/T63981986P 力值范围?叫0.2 规定非比例伸长(0.2O庇力MPa 15 流变强度如lPaL一E 弹性模量MPa 且应力强度因于MPB 1m Kmn 最大应力强度因于MPa rm 一一-、一一一一一二一一一-一一一-Kmm 最小应力强度回于MPa v K 应力强度因于范围M

3、Pa ，f正lKIl, 疲劳裂纹扩展门槛值MPa占了.Kdl 有效应力强度因于范围.1Pa、/口1R 力值比且试样厚度mrr飞w 试样宽度tnm 3.2定义本标准的术语除按照GB(T10623的定义外，增加下列术语的定义。3. 2. 1 循环力或应力随时间作周期性变化的一个完整过程，通常称为)J循环或应力循环。3.2.2 循环数N力循环的次数。3.2.3 疲劳裂纹扩展速率也(dN力循环一次的疲劳裂纹扩展量，本标准中表示为裂纹尖端应力强度囚子范罔D.K的函数。3.2.4 应力强度因子K裂纹尖端附近区域弹性应力场强度的量值，在本标准中系指I型受力情况。3. 2. 5 应力强度闲子K标寇在特定试样平

4、面几何条件下应力强度因于与力相裂纹lt度的关系，iZ是笔于试验和解析的数字表达式或曲线。3. 2. 6 计算裂纹长度a与实际裂纹相当的直前缘裂纹长度。对于C:(Tl试样J从加力线开始计量(阁1)。对于M(Tl试样，a从试样中心线开始计量(图2)。对于SE(B)试样，a从试样边缘开始计最(怯iL从加力开始汁量。3.2.7最大力P叩循环力的最大代数值。3.2.8 最小力Pmm 循环力的最小代数值。3. 2. 9 力值范围;:，p最大与是小力之差，即D.P= P mx - r 1I1L1I 3.2.10 )值比K最小与最大力之比，即:3. 2. 11 最大m力强度因子Km对应于最大力的应力强度因子，

5、并随裂纹长度的增长而变化n134 G/T 6398-2000 3.2.12 最小应力强度因子Kmin当)J值比R大于或等于零时对)l匣子最小力的应力强度肉子，当力值比R小于零时取为零。在:寿命预测中使用本定义提供的da/dN-llK的函数关系数据时应注意计算Km的方法与使用状态的一致性。3.2.13 应力强度因子范围t;K最大与最小应力强度因子债之差，即K Km. KHi n.,.( 2 ) 2向25W+;何.1. 。.002W A 土lJ .002W A k 的吕k s k 。lm + n 、王军。( h E什K 卡。3E O 主生1k 40 u 寸飞。军。L工a K -H . 对自N 。a

6、 w士O.oosW i O.002W A 上0.002叽FA 一1. 2SW土O.OlW图I标准CCTl试样阁2-1民r13 ? ? 工w/2 二三LSWL5W ?W/2 9 图2W75 mm的MCTl试样阁 o 13S GB!T 6398 _ 2000 R击.j. :C:W土2W-_ I 主巳屹1包巳曰丁! .4 k 上O.ot t ， /_LH二21忡/15F_-?，) 干一一囚王E日O. R ll-L十因3标准SE(日)试样13.2.14 疲劳裂纹扩展门恤倪K仆】在降力(K)试验中.疲劳裂纹如I展述卒接近于苓j)(裂纹fi11扩展时所，J成的钱纹尖端应力强度回子范围。通常定义疲劳裂纹扩展

7、速率等于10i rnm:,cydt:, J)r:，j山的!JJ力强皮用于范阳俏为K,1. 0 3- 2. 15 规范化的K协度( ;_) K随裂纹长度增加而变化的相对速率，其表达式如下，C上.堕K da ;在t力值比R的试验中式刊)成立21 dK 1 dK, K da Krnx da 1 dKLL KY川du1 d; K da 3, 2, 15, 1 增K试验K随裂纹长度增加而增加.式(川的C值为IE。对于C(ll或M(TI试样.在相力试验中将导致增K试验.QC值是变化的，而H总是正值。3, 215.2 降K试验K随裂纹长度增加阳降低，式(川的C值为负。降K试验是通过降力实阔的n3- 2, 1

8、6 降力百分比R，在降力试验巾相邻两级力降低的百分比，其表达式如下.p . p R, (以)Li歹:IZX1) 6 ( 按式(6)计算:PIl_ 十b一阳2式11I p , _ I与r，为相邻两级力。3.2.17 流变强度川有效屈服强度值。式中叶川和抗拉强度b愤P.ffGB!T 228方法测定获得。3.2.18 有效成力强度因子范围AJ(，.ff在疲劳裂纹扩展过理中，1I I有放力倪范围l)，IJ.t夺得到li/也)j强度因子也阂。军用说明l 为使/H再;需要，似JW国内的使用经验&.H /11;标准草案.增加SE(i)试怦均标准试朽d14h G/T 639自20004 试样4. 1 试样形状

9、际准C(!)试样如图1所示。标准M(T)试样n到2所示咽试样工作长度应满足如F要求JKJt加力:试样宽度W小F或等r-75 mm时，采用单销加力，加力于L之间的距离山大J必有13 V牛，特殊几何形状MCT)试样的W大于7Smm时，采用多排螺栓夹紧.试样两端最早向排蝶fi JL之间的距离应大于或等于1.7W。拉压加力采用夹板夹紧咽夹板内边缘之间的距离L应大于必等于1.21礼。怀准SE(Bl试样，如l到1所示，跨距5取4lvn4.2 试样尺才4. 2. 1 战样厚度B4.2.1.1 对于C(T)试样，推荐试样厚度的范闹如下.W _. _ W 毛H色.H. . . . 20飞、4式中W大于或等于2S

10、mmo 4.2.1.2 对于M门)试样，推荐的试样厚度上限为W!8.所必要的最小厚度要能避免Iif1m Jf r早让均IlIi应变.j;超过名义r;Y变的5%。4.2.1.3 对于SE(B)试样.推荐试样厚度的范围为，0.2w，月4lv04.2.2 试样宽度w4.2.2.1 为测得有效的试验数据.应根据材料的规定非比例伸长应力PC_:.以及顶用l的最大同力强!EVJ 于的极限值knmxl和比俏/W(CCf)试样)或比值2u!W(MO、)试样)的极限值选择试样的战小宽度W.见试样尺寸标准化曲线(囱4)，即KmaxL/(PI;. .: ,;w) -a /tF 或2a/W曲线D0.9 。/ C(T)

11、试样s 件半V LV Q=4K maz) ，.0咽2K M(T)试样W-2a= 1. 25P,3X BO0.2 也口斗3 0.3 0.1 0.5 0.6 0.7 a/W(ccn试中.00日0.9 O. 0.7 LKV O NSOLbv-自=问。O. 0 0.2 2aIW(MCT)试样l到.1C(T)和MCT)标准试样尺寸际准化曲线附GB/T 6398 - 2000 4-2.2.2 根据对元裂纹韧带最小值的要求按式(8)和式(9)绘制图4中的曲线2对于CCT)试样zw一户士(t12.式中(W-a)为试样无裂纹的韧带区。对于M(T)试样zp-m k一2B h刷W (日)式中(W-2)为试样元裂纹的

12、韧带区。4.2.2.3 对于SE(B)试样的最小宽度W的选择是根据规定非比例伸长应力何2以及预期的最大应力强度因子的极限值KmaxL和比值a/W的极限值获得。无裂纹韧带最小债按式(10)计算。-a=旦旦JI2. ( 10 ) 2B啡。2式中(W-a)为试样无裂纹的韧带区。4.3 试样切口4. 3. , 切口长度4.3. C(TJ试样的切口长度a应等于或大于0.2W , 4.3.2 M(T)试样的切口长度a.应不小于中心孔半径的3倍。当采用柔度法测量裂纹长度时，建议中心裂纹长度2a.不小于0.2W , 4.3.3 SE(BJ试样的切口长度也应大于或等于0.1W，小于或等于0.15W 4.3.2

13、切口制备试样切口可通过恍切、线切割和其他方法加工而成。图5给出了各种不同的切1几何形状。为便于预制出合格的疲劳裂纹，建议在热处理后进行线切割加工，切口根部曲率半径p小于或等于Q.08mm (在预制出合格的疲劳裂纹的前提下曲率半径可以稍大些h镜切的人字形切口及其他加工的切口形状其根部曲率半径p小于或等于0.25mm。4.4 试样取向金属材料疲劳裂纹扩展速率与试祥裂纹面的取向和裂纹扩展方向有关。试样取向规定参照GB/T 4161-1984中5.3，4.5 试样的残余应力试样不可避免地会存在残余应力，它有可能引起疲劳裂纹扩展速率的变化囚通过选择合适的试样形状和尺寸如M(TJ试样和较小的B/W比值及合

14、理的试样加工与热处理工艺等，使残余应力对疲劳裂纹扩展速率的影响减至最小。4.6 试样的厚度效应疲劳裂纹扩展速率并非总是与试样的几何形状元关，试样厚度的变化对疲劳裂纹扩展速率的影响布可能增大、减小或保持不变，因此，对试样的厚度效应应当引起注意。4. 7 裂纹的闭合效应裂纹闭合是指力循环的卸力过程中裂纹丽接触并且力通过裂纹而传递的种现象，因此裂纹闭合提供了解释长裂纹与小裂纹不同的扩展行为的依据，它是通过有效应力强度因子范围t:.K，.ff来表征的。438 5 试验设备5. 1 疲劳试验机GB/T 6398.- 2000 (;(1)试样加力孔中心线M(T)试样的中J钱+蝠O.60 0.01 W 一一

15、一一一一一一2 a/WO. 60 0.03 号MCfl试样2 aIW. 60 0.02 W 6.4 , 2, 2 在任何情况下，最小的也应注0.25mm固然而为了在门槛值附近区域内豆少得到5对da/dN-f:，K数据.需要将凶降至0.25mm以下回但是.在任何情况下，最小t:.a都应10倍于裂纹长度测量的精确度。6.4, 3 用日测法测量裂纹长度时，当比值B/W小于0，15时.对C(T)试样和SECB)试祥只需在J个表面测量裂纹氏度;对于M(T)试样需在左有两侧测量裂纹长度，取算术平均值。当比值R/W大于或等于0，1 5叫.CO丁试样和SECB)试样需在前后两个表面测量裂纹氏度，取算术平均值;

16、对于M(Tl试样则需在前后表面的左右两侧测量4个裂纹长度，取算术平均值。6, 4, 4 测定裂纹长度的柔度法见附录B(柯:准的附录)。6.4, 5 含水介质中疲劳裂纹扩展测定的特殊要求见附录C(标准的附录) 6.4, 6 裂纹长度的电位法测iiJ见附录j)(标准的附录)。112 GB/T 6398 _ 2000 6.4.7 疲劳小裂纹扩展的测定方法见附录E(提示的附录)0 6. 5 试样数量每组试样数量应不少于3个。7 试验结果的处理和计算7- 1 裂纹曲率的修正试验结束之后检验断口，以确定裂纹前缘由率范围。若需要进行曲率修正，且裂纹前缘线条明显.!J1IJ 至少在两个位置(例如顶制裂纹和极限

17、裂纹)测量沿厚度方向(l/1)B、(l/2)B、C3/.I)B兰点处的裂纹长度，其算术平均值(平均裂纹长度)与试验记录的相应裂纹氏度之差即为曲率修正量。7. 1. 1 在任何一个位置上，由断口测量的平均裂纹长度计算出的应力强度因子和由试验测量的平均裂纹长度计算出的应力强度回子相差大于5%，因u需进行曲率修正。7. 1. 2 裂纹曲率修正量不是一个恒量，当它随裂纹伸长而单调增加或减少时，则采用线性内插法修正中间各数据点。7.2 疲劳裂纹扩展速率的确定采用拟合aN曲线求导的方法确定da/dN0附录AC标准的附录)给出了推荐的割线法和递增多项式法囚每方法都适合于恒t:，p，增K试验。对于降K试验，推

18、荐采用割线法。当降K试验是通过勾次循环自习J连续降低时，IJ!IJ推荐采用递增多项式法。确立裂纹扩展速率不应跨越包括不同力级别的裂纹增景。7.3 应力强度因子范围的l算f:，K分别按式(11)、式(12)和式(13)计算对于C(T)试样:f:,l (2 +) f:，K二-一一一.-一一一一(0.886+ 4. 64 13. 32a十14.723-5.6) ( 11 ) B vw (1 式巾二/Wo式(11)对于a/W二三O.2的范围有效。对于M(T)试样:t:,P ! 1 =否I/2Vsec言. . . . . . . . . . . (川式中:tlP=Pmax-Pm;n CR二;:0); 4

19、尸二Pm(R凡、.Kk_1两个值。按式(2.3Jit算fJ槛值2. . . . . . I 2.l ) -Z K A ak与ak-l值应取从断口上测量出的平均裂纹长度a，即:( 24 ) Q l向-nd十G 一一-a 式中a，、肉、肉分别为沿试样厚度方向(l/4)B、(1月)B、(3/4)B处的裂纹长度。如果断口七的疲劳线不明显.则取从试样表面上测量出的裂纹长度，取算术乎地值。8.2 K梯度C值与R，最佳值的确定。选择最佳值R1应当注崽如下几点a)对于过载迟滞效应较敏感的材料、力值比较小和在门槛值附近的da/ d N -LK IItl Ji;斜率较大的情况下，应选择较小的降K速率;反之则可选择

20、稍大的降K速率，b)在试验过程中，应在10-6mm/cycle10- mm/cycle的范闸内获得511l个敖据点为宜例足相邻两级的K值变化不得过大，以防止引起JlS沛效应造成川槛值数据反常。GB/T 6398 2000 同d飞回mnhd引前dK/daA町等强 图9恒K控制K梯度法示意图已知门槛值附近的da/dN-.K曲线的斜率m值时，可按式(25)预先估算CK梯度C值的估算。8.3 值2. . . 0.( 25 ) 3-d 乙一咱-w c 式巾zAa为给定的扩展增量;Q为给定的试验数据点数;m为门槛值附近da/dN-D.K曲线斜率。8.4 最大终止裂纹长度的确定8.4.1 逐级降力法中最大终

21、止裂纹长度的确定。等效K梯度C值(见图的是W、/W、反R，的闲数关系。对于C(T)和M(T)试样，分别推荐图10与图11作为确定给定试样宽度下降K试验的最大终止裂纹长度的依据。8.4.2 恒力控制的K梯度法中最大终止裂纹长度的确定。降K程序中凡是W、旷日7(或2a/W!、!:.a反K梯度C值的函数关系囚对于C(T)和M(T)试样，分别推荐图12与图13作为确定给定试样宽度下恒P降K试验最大终止裂纹长度的依据。8. 5 增K试验8. 5. 1 增K试验的目的回在降K试验中，对于da/dN-D.K曲线斜率较大(例如大于30)，部使采用很小的K梯度C值也难以得到5个以上的数据点时，可用增K试验补充试

22、验数据点。对降Ki式验结果的I靠性有疑义时，也可用增K试验进行验证。降K试验结束后，反过来进行增K试验，同样可获得若个da/dN-D.K的数据对。降K试验与增K试验的数据相吻合时，则认为降K试验结果有效。8. 5. 2 增K试验程序。在降K试验中获得预期的da/dN-.K数据以后，根据增K试验的目的.参考降K试验的结果，把力提高到获得门槛值的前一级或较高一级的力值继续进行逐级升力的试验。推荐每级升力不超过前级力的10%或按式(21)的要求增加。对4的要求与降K试验相同u推荐的血:棉-6 G B /T 6398 - 2000 度(值等于或小于O.062 5/凶。1 2 / / / / d r .

23、/ L丘3 N。RJ, .1.a ,mrn 3 l 10 0.5 4 1 b U.25 3 2 5 0.5 。间，、50 60 W,mm 70 80 90 100 110 120 。0.8 。!旨险。 q 。MW 0 0 2 0 0 图10逐级降力法降K试验终止裂纹长度与试样宽度的关系由线ccn!。1 2 9 8 % 7 v v 6 / 6 No R , % !1a,mm 1 10 0.5 4 5 0.25 3 2 6 0.5 。30 40 50 60 70 W, T1 m 80 90 100 110 。队陆MUN。，。丁丽-20因11逐级降)J法降K试验终止裂纹长度与试样宽度的关系由1线M(

24、Tl用说明-T、3J为了方便使用占进行逐级阵力法的试验而增加的曲线图。3 0, 9 。是O.q 。 7 6 5 4 3 GB/T 6398 - 2000 1 / 2 3 J7 ./ _t. d / :f / V 4 No f mm l a,mm -0.2 0.25 2 0.05 0.5 3 -0. I 0.5 4 0.015 0, 5 q 。1020 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 W.mm 图12恒力P控制的K梯度法降K试验终止裂纹长度与试样宽度的关系曲线C(T)一0.9 0.8 0.7 是0.6JE 。3 。4 。3 。2 / 1 2 / ./ L v 七

25、43 4 v / No C.mm-1 A.a,mm 1 0.2 0.25 2 0.05 O. 5 3 K值。A2 递增多项式推荐递增多项式方法进行局部拟合求导以确定疲劳裂纹扩展速率和裂纹长度的拟合值。对任一试验数据点;p前后各n点，共(2n十1)个连续数据点，采用如下二次多项式进行拟合求导。点数n值可取2、3、4，一般取3.式中z;N二-C, I . . I N. - C, I a,=b, +b,- c, )+b,- C,-) 入/，-c，-1三三TJ三三十lCl =t(N十N，+.)Cz=专(N，+.- N ,_.) ai -三三a二战+.( AZ ) ( A3 ) 系数b，、b，、b2是在

26、式(A3)区问按最小二乘法(即使裂纹长度观测值与拟合值之间的偏差平方和是小)确定的回归参数。拟合值de是对应于循环数N，上的拟合裂纹长度。参数CI阳C，是用于变换输入数据，以避免在确定回归参数时的数值计算困难。在N，处的裂纹扩展速率由式(AZJ求导而得:(坐)zb1约2川C，) +( A4 ) dN 1, C, q 利用对应于N.的拟合裂纹长度a，计算与da/dN值相对应的tK值。表A1给出了点数n等于3时的FORTRAN计算程序。在FORTRAN程序的末尾给出了输入变量说明。表A1七点递增多项式数据处理FORTRAN计算程序c fatigue crack growth rates progr

27、amme c由isprogramme ile name-GB. FOR cc m total test points cc P.-一maximunload cc Fm一minimunload cc b一-specmenthickness cc w- - specimen widthness 450 GB/T 6398- 2000 CC CC CC 1 ? 3456 哼)234367890123f567890l 009UIIli-11122222222223 32 33 34 35 36 37 :18 300 39 10 299 41 42 400 i3 H no aO-initial crac

28、k length ys yield strength Sratio- Stress rato Ni(!)一-一loadcvcle number Ai()一aset of crack length dmension ni(l的.ai(lO肘，dadn(刊的，&.delk(lOO) .a (10) .nn(lO). bb(3) .nan飞，(20).01巳gerqq parameter (Pl=3. 1415926) Character 15 Inname .foutname , key 5. &.ancurve 15 .dkdadn嗣15，name物50write(组，)inputTitle,!

29、 read( ,(A) )name(8) write( , Yinput data filc name: read ( (A) )fjnnarne writd . ) output data file namc: I read ( I CA) )foutname writc ( .叮enterA-N curve name , read( ，气A)I)ancurve write (是，)enterDELT K-da/dN curve name; rcad( (A) )dkdadn open (15. fiie = finname ,status = old ) open (16 .file=fo

30、utname ,status = I new ) open(17吁file=ancurve .status = new ) open(18.file- dkdadn.status / new ) write( ,* )Material Name: r c-ad( ,(A)name(l) write( * ) No. of Specimenl read(* .(A)name(2) wrjte(. )environmene read(* ,(A)I)name(3) write ( , .tesl frequency rcadC ,(A)narne(g) writC ( ，施)Temperature

31、tead( ,(A)name(4) wTitt (* )Moisture t tad( ,()name(5) wnt巳( * /Test )a1e f E ad ( . () )name (的wnt( * )Testers read(* ,(A) )name(7) write (16 , 300)name (8) format(1x，费警. .份rESTREPORT : , A35 , / * .刨，) wrt f (16.299) fornwt (/) write (16 ,400 name (1) format (1X ,rMaterial Name &. Orientation: 2x.

32、八40)write (16 , 410) name(Z Jrmat(1x， No、ofSpc(mcn: I咱2xA20);J; 51 GB/T 6398 - 2000 5 0000om012500归2345陆U3222231444l试样大器器电t，/./ 。锁向耻大据绝缘导线因D2交流电立法豆豆意罔GB/63982000 D3 氟化物和环境的影晌许多材料在试验条件下产生氧化产物，它沿着新生成的断裂表面起绝缘作用。在这种情况下一个循环中的电压是不变的(假设一个循环巾裂纹不扩展)。在没有氧化产物的情况下，裂纹闭合可寻致低于实际尺寸的结果。在接近门槛值附近成特别注怠这一点。试样或仪器的变化将引起测量

33、电位的变化。例如，试样温度变化1C ，将使电fri号产生几微伏的变化。基准电位口J以直接从试样上测得，但应使基准电位不随裂纹长度而变化。D4 裂绞长度与电位|司的关系L对于中心裂纹试样秘半穿透裂纹，裂纹长度和电位关系的封闭解已被推导出。另外，基f数值分析的其他形状试样的解也可查得。这些关系一般表达为无量纳电位(V!V，)和参考裂纹间的函数形式a fCV /V, ,a,) . ( 01 ) 式中217一一测量电位，mV.V, 参考裂纹电位，mV;a一一裂纹尺寸，mm;一与V，对应的参考裂纹长度或缺口尺寸，mmo导线与试样连接位置对测量准确度有影响。靠近裂纹尖端的测量点有较好的测量准确度，但裂纹尖

34、端处的电场极不均匀，导线位置细微的变化将引起电位较大的变化。对于同样的裂纹尺寸，在多数情况下，测量准确度最高的地方也是对位置最敏感的地方。式(02)是针对直流电位法中具有锋利裂纹尖端的裂纹得出的，如以钝的缺口作参考裂纹将引起误差。C(T)试样裂纹尺寸与电位关系式如下(只有在如图03所示的测量位置Ot.方科巾的系数才适用), a/W = C, + C, (V /V,) + C,(V /vy十C，(V/vy.( D2 ) 式中O.24a/W运O.7 ; C, =-0.5051 ,C,=0.8857 ,C,= 0.139 8 ,C, =0. 00023980 对于M(T)试样，裂纹尺寸与电位之间的关

35、系式如下(测量位置如图04), 些l王三Y1w _. a=一-cos今 Ico叫主xyJ II . ( D3 ) cosh I ;_ X COShl!-于寸L lcosiwX叫对于0运等1式中，a裂纹氏度，mm;W 试样宽度，mm;V 测量电位，mV，v-与初始裂绞肉相对14的电位，mV;a，一初始裂纹长度，mm;Y一从裂纹面到电位测量点的距离，mm。16 1 GB!T 6398-2000 电斑输入比-山WQQ试样电位测量点w l且流输出ccn试样导线连接示意图电流输入图D3电压在测量点III流输出M(T)试样几何形状和电位导线位置w 图D4装夹D5 电位法依赖恒电流通过试样，测量不同裂纹扩展

36、阶段电位的变化。多数试验机系统环路电阻远大于试样电阻。但有些试验机环路电阻与试样相比不可忽略.则应在试样和加力系统问采取绝缘措施。电位系统的分辨率D6 有效分辨率定义为实际中能分辨出的最小裂纹尺寸，不单是记录装置的最佳分辨率。对于一般试验室试样咱直流也流550A和电压分辨率为士O.1V或士0.1%矶，将能产生O.I%W的裂纹尺寸分辨率。对导电性能好的材料价U铝、铜)在低电流水平，分辨率会下降，但味也性能差的材料(如铁、镇)，可得到O.Ol%W的分辨率，对于给定试样形状、材料、试验设备，裂纹尺寸的分辨率应给予分析u附录E(提示的附录)疲劳小裂纹扩展盟n定方法范围E1 本附录中给出r室温小裂纹试样

37、形状与尺寸、裂纹氏度测定方法和民验数据处理方法3小裂纹长度测定方法E2 本附录推荐兰种测量方法，根据具体情况，优选一种。a)复型法:在一定循环阳l隔下终止循环载荷，加一静力c+大于最大试验力的80;!.-，汀，用丙酣清洗试16: GB/6398-2000 样表面，滴适量丙嗣再将小而薄的醋酸纤维素薄膜轻轻压在试样表面，传f燥后，取下复型.在显微镜下观察复型并测量裂纹长度，记下小裂纹长度与相应的力循环数。如发现气泡和其他夹杂物使复咽不清晰，必须重新复型。倔环间隔的确定一般应保证个试样在试验的全过程中至少要2530个复型。b)直流电l法:建议使用电流源能提供10-50A，干扰信号小于O.05 %的长

38、时稳定电流，电轨计能测出初始200V中的O.2V变化，增益为lV，这要求从2V到最终6V的过程巾，能测出2mV的变化，见附录DC标准的附录)。c)长焦距显微镜法:如同室温下用读数、置微镜观察氏裂纹一样，以长焦距显微镜镜头对准耍测的小裂纹扩展区域，同时还需要配备用来处理图像、数据的计算机系统。E3 试样E3.1 试样尺寸和形状在试样上制造一小尺寸切口涝寻裂纹萌生，切口可用电火花或薄砂轮加工。为了消除机械加I的影响，顶制裂纹长度应至少两倍于切口尖端半径。有些小裂纹试样儿何形状在裂纹萌生后不对称，如产生角裂纹，应特别注意减小试样的弯曲和扭转变形。推荐的小裂纹试样如图El和图E2所幕。图El为半椭圆表

39、面裂纹试样，这形状有利于避免形成角裂纹和适用于大应力范圆。罔E2为半圆缺口拉伸试样，其优点是可以产生自然萌生的裂纹。E3.2 试样表丽和j备机加工引起的近表面残余威力和粗糙表面对裂纹扩展行为有影响，所以应在试验前加以消除。机加工后，应进行低应力研磨，表面抛光可采用电解抛光或化学抛光，也可用手工抛光，但应随后去除残余应力。E 3. 3 小裂纹的预制对于半椭圆表面裂纹试样(图E).时以用电火花预111 图a阻h图E3半椭圆表面裂纹几何图形以及参量角。的应义J叮矗面A-A(a)表面裂纹伊=/2角裂纹句角裂垃(0)晏量角的定义图E4试样尺寸、表面裂纹和角裂纹几何图形以及参量角#的定义附录F(提录的附录

40、)披劳裂妓张开力的测定方法本附录给出了采用紧凑拉伸C Pmi . . . . . . . . ( Fl ) AP.II AP l F2.4 有效应力强度因子范围AK曰在疲劳过程中，用有效力值范罔AP.II所计算的应力强度因子范围。F3 用柔度测定裂纹张开力的基础当含裂纹试样完舍张开时，柔度(应变/位移力曲线的斜率)达到特征值并保持恒定，直到力进步增大到足以引起梨纹尖端产生大范围屈服，柔度法确定张开力正是以这发现为基础的。当从最大循环力卸力，柔度仍然具有裂纹处于完全张开时的特征值，而不考虑在最大力达到之前是否产生大范围屈服。在概念上，实验是很简单的，就是确定应力或应变力曲线开始成线性时的力(类似

41、于拉伸试验中确定比例极限)，但在实际操作中，由于柔度渐渐变化，也由于柔度数据中的非线性、可变性或干扰信号，确定裂纹张开力是非常困难的。测量中的非线性和干扰信号能引起张开力的明显变化。减小由于干扰信号和非线性引起的张开力分散性的方法是，定义张开力为柔度对应于偏离(低于)裂纹完全张开时的力。因为采用偏离(低于)的柔度值时，由于柔度变化而引起力的变化比接近线性段的点小，因而张开力的分散性减小。当然，偏离柔度法确定的张开力低于裂纹完全张开时的值。应当选择个合适的偏离柔度准则，以减小张开力分散性和使其与裂纹完全张开时的力相差最小。4 试验装置F4.1 本附录在测定疲劳裂纹张开力时，需一个装夹在试样上的应

42、变或位移规及一个能从试验机的力和应变/位移规上采集数据的数据获得和处理系统。F4.2 对应变/位移规的要求是，一般应符合柔度法测裂纹长度的要求，但高质量的(高线性和高抗干扰性)应变/位移数据对柔度法测量张开力特别重要。F4.3 庇变或位移测景点可以靠近裂纹尖端或远离尖端。本附录推荐后者，因为后者试验简单而且具有更好的重复性。C(T)试样推荐测量点为，(l)裂纹嘴位移，(2)背面中心点处应变。M(T)试样测量点为试样中心线上的位移，见图F10w 背面性事规位置例:型纹张开位再测量位置推丰事位置在加力线前面加;力线背由中心线作移测量位置前面气立时4汪。1. 25W w |霄Fl推荐的用于确定CT)

43、试样与M(T)试样的位移与应变测量位置1069 GB/T 6398 - 2000 F5 试验程序F5.1 采集一完整的力循环的应变/位移数据。采样速率府保证数据点的间隔小于力自范圆的2%(不同力的波形需用不同的最小采样速率，以保证每点间隔为2%)。F5.2 在卸力线仁，从稍低于最大力点开始(不小于最大力的.95) ，用最小:乘法对25%力值范围部分做直线拟合。该直线的斜率确定为裂纹完全张开时的柔度。应当注意:对于具有高张开力的某些材料和加力条件，用张开力拟合的自线段，可能会浩成计算的裂纹张开柔度和张开力偏低。F5.3 在加力线上，从稍低于最大力点开始(不小于最大力的O.的，用最小乘法.分段在线

44、拟介lO力值范围的曲线，相邻直线段的重合为5%的力值范围(见图F2)确定每个直线段的柔度斜率)皮其平均力。每一段大由JJ循环力值革罔的100I S5等等结性Ilt力图F2在张开力确定中柔度随力变化的估汁F5.4 计算每段的柔皮偏离如下:柔度偏离=(张开裂纹柔度柔度)/(张开裂纹柔度)张开柔度由F5.2确定团柔度偏离用自分数表示。F5.5 以每段的柔度偏离和平均力作图，并以直线连接各点(见图凹)。按最小力确定对山于所选偏离准则的力为张开力(Po)，在连接线的该点上的柔度值等于偏离基准。如果不止一条连接线通过偏离基准水平(见图F4)，柔度数据的波动可能会引起较大的张开力误差。应采取措施将其降低，通

45、过传感器屏蔽线或在采集前采取适当的电子滤波信号能有效地降低产牛的变化量。必须采用匹配滤波器.以免带来力和应变/位移信号之间的相位漂移。冉1.r 1 t : 1 、?ifi:二二二二:二K:(,.) -I t 1 f 8 -s -4 -2 0 2 0 6 8 10 12 韭庄偏离，裂纹张开辈匮值的百分量图F3使用柔度偏离法确定张卅力l 7 () J 张开力(1) (20) (,.) GB/T 6398 - 2000 军蜀霞置iI .毒.-后可z, , , , , , l甜值=型纹阳军庄黠 , I I I I I I -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 幸j度偏离，型组张开幸度

46、曲辑的百分量图F4柔度偏离数据中出现较大变化量的例子F5.6 如果在15.5中发现张开力大于O.5 Pma萃，为了检查张开裂纹柔度的合理性，回到IJF 5. 2找出拟合小于25%和大于25%力值范围的直线斜率.以斜率和拟合力值范围作图，找出使其以下斜率不变的最大力值范围。如果范围小于25%，应采用新的小范围的斜率值作为张开裂纹柔度，重新进行张开力分析。F6 数据要求F6.1 原始的应变/位移-力数据影响着张开力。应用柔度偏离去，数据质量受两方面因素影响()系统的线性，(2)系统的干扰信号和可变性。这两点都影响张开力的结果，因此，建议对每根试样的试验数据都要进行检查。F6.2 为了检查每根试样的

47、试验结果，在试样产生裂纹前，获得应变/位移力数据，在相同的加力速率下获得一个完整力循环的数据，并采用试验程序中描述的方法分析这些数据囚用力循环的加力部分的柔度值.计算柔度偏离值和平均柔度偏离的标准偏差。对于个完全线性和无干扰信号的测量系统，柔度偏离值的平均值和标准偏差应为零。如果偏离值的平均值(以张开裂纹柔度的百分数表示)大于1%或标准偏差大于2%时，用柔度偏离法确定的张开力值视为无效。此时，应检查位移规的线性、试样的平直度、加力部分的同轴度、装夹结构和位移规的r扰信号。F7 试验报告试验报告除按照第9章的要求外，还应将下列内容和张开力-起提出报告za)应变或位移的测量位置和所用的位移规;b)用于定义张开力的柔度偏离基准值;c)非开裂试样的柔度偏离的平均值和标准偏差;d)非开裂试样和己开裂试样的力柔度偏离的典型图;的试样厚度;f)张开力测量前的疲劳加力史sg)建议确定并报告1%、2%和4%柔度偏离基准的张开力