脆性材料预制疲劳裂纹方法和装置

摘要

脆性材料预制疲劳裂纹的新方法及其加载装置避免了一般预制疲劳裂纹时极易产生失稳断裂、裂纹不清晰、不能精确测量裂纹长度等缺陷，本方法能快速准确地在脆性材料弯曲试样上预制出所需长度的疲劳裂纹，在三点弯曲加载的基础上结合由测力环、顶杆等组成的加载装置，对试样两端施加侧向力，产生弯矩以控制裂纹增长，并产生非常清晰的疲劳裂纹前缘线，便于精测裂纹长度。本方法测试精度高、成本低，为脆性材料测定K_IC值前的预制疲劳裂纹开辟了新途径。

主权项

1、材料试验测试技术中，脆性材料预制疲劳裂纹的方法是对受三点弯曲载荷的试样形成复合力系，其特征是：在实施过程中采用纵横向双轴线加载方式，对受三点弯曲载荷的试样，该试样中心受疲劳载荷P1，使其产生裂纹，试样两侧通过加载装置施加侧向力P2，产生反向弯矩来抑制脆性材料疲劳裂纹的失稳扩展，对于所施加的三点弯曲载荷P1max和测向力P2通过计算求得， 预制疲劳裂纹方法须按下述条件进行： a.使用的规定试样B×W×S=5mm×10mm×40mm，试样总长为50mm， P2力加载轴线距试样底面为 (W)/4 ，即2.5mm的位置。 切口深度aO=2.5mm b.对本方法规定的试样，其加载参数经验公式为： P1max=αK1c(估计) α=496-32al P2=βP1maxβ= (19.8-al)/12 在已知材料的断裂韧度K1C估计值和确定了疲劳裂纹预定长度al(mm)的条件下，利用上述公式，最后求出加载参数P1max和P2值。根据计算出的P2值，利用加载装置在试样上施加侧向力； 按上述双轴线加载方式进行疲劳试验，能在脆性材料的断口上产生清晰的疲劳裂纹前缘线，可精确测量裂纹长度a。