技術(shù)特征：

1.適用于負(fù)應(yīng)力比的基于低周疲勞性能參數(shù)的裂紋擴(kuò)展速率預(yù)測(cè)方法：通過(guò)材料低周疲勞試驗(yàn)獲得應(yīng)力及應(yīng)變數(shù)據(jù)以及對(duì)應(yīng)試樣的循環(huán)壽命，擬合出低周疲勞性能參數(shù)，最后進(jìn)行裂紋擴(kuò)展速度的計(jì)算，其簡(jiǎn)要過(guò)程包括：

(1)被測(cè)試樣按照一般試驗(yàn)方法進(jìn)行低周疲勞試驗(yàn)，可以得出7個(gè)低周疲勞性能參數(shù)：循環(huán)強(qiáng)度系數(shù)K'，循環(huán)應(yīng)變硬化指數(shù)n'，疲勞強(qiáng)度系數(shù)σ'_f，疲勞強(qiáng)度指數(shù)b，疲勞延性系數(shù)ε'_f，疲勞延性指數(shù)c，循環(huán)屈服強(qiáng)度σ_yc；利用以上參數(shù)代入式

$\mathrm{\Δ}N=\frac{1}{2}{\[\frac{K^{\′}{\mathrm{\ϵ}}_{yc}^{(n^{\′}+1)}}{({\mathrm{\σ}}_f^{\′}-{\mathrm{\σ}}_m){\mathrm{\ϵ}}_f^{\′}}\·\frac{{\mathrm{\ΔK}}^2}{{\mathrm{\ΔK}}^2-{\mathrm{\ΔK}}_{th}^2}\·\ln \left(\frac{{\mathrm{\ΔK}}^2}{{\mathrm{\ΔK}}_{th}^2}\right)\]}^{1/(b+c)}---\left(1\right)$

可得出被測(cè)試樣的低周循環(huán)壽命ΔN與裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子ΔK之間的關(guān)系；式中：σ_m為平均應(yīng)力，可由σ_m＝(σ_min+σ_max)/2得到；ΔK_th為裂紋擴(kuò)展門(mén)檻值，其在不同應(yīng)力比下可以通過(guò)下式得到

${\mathrm{\ΔK}}_{th}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{\ΔK}}_{th,0}\sqrt{\frac{a}{a+a_H}}{\[\frac{1-f}{(1-A_0)(1-R)}\]}^{-(1+C_{th}R)}& R\≥0\\ {\left(\frac{1+f}{1-R}{\mathrm{\ΔK}}_{th,R}\right)}^{p/2}& R\<0\end{array}\right.---\left(2\right)$

上式中，ΔK_th,0為應(yīng)力比為0時(shí)的裂紋擴(kuò)展門(mén)檻值，通過(guò)材料的裂紋擴(kuò)展門(mén)檻值測(cè)定試驗(yàn)得到；a為裂紋長(zhǎng)度，a_H為裂紋長(zhǎng)度增量，R為應(yīng)力比，ΔK_th,R為應(yīng)力比為R時(shí)材料的裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子門(mén)檻值，均通過(guò)試驗(yàn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)記錄得到；C_th為用于Pairs公式中的材料常數(shù)，α_H為小裂紋修正常數(shù)，P為材料擬合常數(shù)，不同材料P不同，同一種材料不同應(yīng)力比P相同，該三項(xiàng)系數(shù)取經(jīng)驗(yàn)值；f為閉合函數(shù)，可以通過(guò)以下二式得到：

$f=\left\{\begin{array}{cc}max(R,A_0+A_{1}R+A_2{R}^2+A_3{R}^3,)& R\≥0\\ A_0+A_{1}R& R\<0\end{array}\right.---\left(3\right)$

$\begin{array}{c}{A}_0=\left(0.825-0.34\mathrm{\α}+0.05{\mathrm{\α}}^2\right)\·{\[\cos \left({\mathrm{\πY\σ}}_{\max }/2{\mathrm{\σ}}_{yc}\right)\]}^{1/\mathrm{\α}}\\ A_1=\left(0.415-0.071\mathrm{\α}\right)\·\left({\mathrm{Y\σ}}_{\max }/{\mathrm{\σ}}_{yc}\right)\\ A_2=1-A_0-A_1-A_3\\ A_3=2A_0+A_1-1\end{array}---\left(4\right)$

式中，Y是與試樣形狀有關(guān)的幾何因子，α是約束因子，σ_max為試樣低周疲勞試驗(yàn)過(guò)程中最大應(yīng)力；

(2)將(1)所獲的閉合函數(shù)f代入下式

${\mathrm{\ΔK}}_{eff}=\left\{\begin{array}{cc}\frac{1+R}{1+f}\mathrm{\Δ}K& R\≥0\\ {\left(\frac{1+0.5f}{1-R}\mathrm{\Δ}K\right)}^{p/2}& R\<0\end{array}\right.---\left(5\right)$

獲得等效應(yīng)力強(qiáng)度因子ΔK_eff與應(yīng)力強(qiáng)度因子ΔK之間的關(guān)系；

(3)將(1)、(2)中所獲的ΔN，ΔK_th，ΔK_eff代入下式計(jì)算得到裂紋擴(kuò)展的速率da/dN：

$\frac{da}{dN}=\frac{r_c-{\mathrm{\ρ}}_p}{\mathrm{\Δ}N}=\frac{|{\mathrm{\ΔK}}_{eff}^2-{\mathrm{\ΔK}}_{th}^2|}{4\mathrm{\π}\left(n^{\′}+1\right){\mathrm{\σ}}_y^2\mathrm{\Δ}N}---\left(6\right).$