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原文传递一种测量高韧度合金高温断裂韧性JIC的方法

专利名称：	一种测量高韧度合金高温断裂韧性JIC的方法
摘要：	本发明公开了一种测量高韧度合金高温断裂韧性JIC的方法，涉及断裂力学技术领域，包括步骤：加工紧凑拉伸试样，在试样侧面缺口尖端位置开V型槽；对试样进行疲劳裂纹预制；加热并保温后进行拉伸试验，得到载荷位移曲线，降温后拉断试样，测量得到准静态裂纹的长度；对载荷位移曲线进行规则化处理，进行参数拟合，得到载荷位移拟合曲线；迭代计算裂纹长度，并对实验数据进行拟合，得到阻力曲线，求出JIC值。本发明在载荷分离法的基础上提出一种测量高温断裂韧度的方法，通过规则化法处理紧凑拉伸试样高温载荷位移曲线，迭代计算处曲线上每一点对应的准静态断裂裂纹长度，从而有效测定J积分值，计算出高温断裂韧度。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	上海交通大学
发明人：	崔海超;芦凤桂;郭翔宇;霍鑫;唐新华
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-02T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-15T00:00:00+0800
申请号：	CN201910590109.8
公开号：	CN110333144A
代理机构：	上海旭诚知识产权代理有限公司
代理人：	郑立
分类号：	G01N3/18(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	200240 上海市闵行区东川路800号
主权项：	1.一种测量高韧度合金高温断裂韧性JIC的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1、加工紧凑拉伸试样，在所述紧凑拉伸试样侧面缺口尖端位置开V型槽；步骤2、对所述紧凑拉伸试样进行疲劳裂纹预制，所述疲劳裂纹长度保持一致；步骤3、对所述紧凑拉伸试样加热并保温，随后进行拉伸试验，拉伸速率与疲劳时应变速率一致，拉伸至载荷出现明显降低后停止试验，得到载荷位移曲线，降温后拉断所述紧凑拉伸试样，以断口处颜色分辨准静态断口，测量得到准静态裂纹的长度；步骤4、对所述载荷位移曲线进行规则化处理，得到规则化载荷位移数据组；步骤5、对所述规则化载荷位移数据组进行参数拟合，得到载荷位移拟合曲线；步骤6、迭代计算裂纹长度，并对实验数据进行拟合，得到阻力曲线，求出JIC值。 2.如权利要求1所述的测量高韧度合金高温断裂韧性JIC的方法，其特征在于，所述步骤1中所述V型槽的深度为所述紧凑拉伸试样厚度的0.06–0.15倍，角度为50–70°。 3.如权利要求1所述的测量高韧度合金高温断裂韧性JIC的方法，其特征在于，所述步骤2中对所述紧凑拉伸试样进行疲劳裂纹预制还包括，应力比控制为R＝0.06–0.15，疲劳裂纹长度控制在2.0–2.5mm。 4.如权利要求1所述的测量高韧度合金高温断裂韧性JIC的方法，其特征在于，所述步骤3中所述加热温度为500–900℃，保温时间为1–4h，所述拉伸速率为0.5–2.5mm/min，载荷下降到最大载荷的85–95％时停止试验。 5.如权利要求1所述的基于测量高韧度合金高温断裂韧性JIC的方法，其特征在于，所述步骤4中对所述载荷位移曲线进行规则化处理具体包括以下步骤：步骤4.1、从载荷位移曲线的均匀提取n个Fi-Vi数据点；步骤4.2、求得每一组Fi-Vi对应的J积分值Ji，修正前n-1个Fi-Vi数据组对应的实际裂纹长度，记为a1i：式中，a0为加载前的初始长度，Rp0.2为材料在所测试温度下的高温屈服强度，Rm为材料在所测试温度下的高温抗拉强度，最后一组Fni-Vni对应的实际裂纹长度为ani＝afinal，afinal为通过试样断口统计的裂纹真实长度；步骤4.3、对Fi-Vi数据组进行规则化运算，得到规则化后的Fnori-Vnori数据组。 6.如权利要求1所述的基于测量高韧度合金高温断裂韧性JIC的方法，其特征在于，所述步骤5具体实现方式为：绘制Fnori-Vnori曲线图，从最后一点向Fnori-Vnori曲线做切线，切点记为Fnorq-Vnorq，取Fnori-Vnori曲线图中0.001＜Vnori＜Vnorq的数据点进行拟合，得到拟合公式：式中a～d为拟合参数。 7.如权利要求1所述的基于测量高韧度合金高温断裂韧性JIC的方法，其特征在于，所述步骤6具体包括以下步骤：步骤6.1、当规则化数据点Vnori＜0.002时，则认为裂纹未发生扩展；当Vnori≤0.002且Vnori+1＞0.002，则认为裂纹开始扩展，对应的裂纹长度anori＝a0；步骤6.2、假设Vnorn对应的实际裂纹长度为a2n，令a2n＝a2n-1，对a2n进行规则化运算；步骤6.3、若使用a2n规则化运算得到的Fnorn与所述载荷位移拟合曲线的相对误差<0.1％，计算下一点；否则令a2n＝a2n+0.01mm，重新进行规则化运算，重复步骤6.3；步骤6.4、通过迭代法计算出最终裂纹长度记为afinal'，则迭代过程产生的误差总量aerror＝afinal-afinal'；将误差均匀分散到每一次迭代计算中，假设迭代计算后共有m个裂纹长度数据点，astart＝a0，则步骤6.5、使用所求a值计算J积分并绘制阻力曲线，求出JIC值。 8.如权利要求4所述的测量高韧度合金高温断裂韧性JIC的方法，其特征在于，所述步骤3中所述加热温度为700℃，保温时间为2h，所述拉伸速率为1mm/min，载荷下降到最大载荷的90％时停止试验。 9.如权利要求5所述的基于测量高韧度合金高温断裂韧性JIC的方法，其特征在于，所述步骤4.1中的所述n符合50＜n＜100。 10.如权利要求5所述的基于测量高韧度合金高温断裂韧性JIC的方法，其特征在于，所述步骤4.3中所述规则化运算的公式为：式中，W为试样宽度，B为试样厚度，Cni为第i个点对应的柔度值。
所属类别：	发明专利