Q345R钢的Ⅰ-Ⅱ复合型疲劳裂纹扩展行为

复合型疲劳裂纹前沿多轴应力状态不断变化,裂纹扩展路径的走向难于预测;然而裂纹扩展路径直接影响裂纹扩展速率,从而影响裂纹体剩余寿命的准确评估和结构的安全性。在分步加载下,采用不同厚度的Q345R钢非对称紧凑拉剪(CTS)试样,进行Ⅰ-Ⅱ复合型疲劳裂纹扩展行为的实验研究。采用二维光学定位测量系统,实时跟踪和准确定位裂纹前沿,计算疲劳裂纹扩展长度;利用动态材料疲劳试验机,可以自动记录加载循环次数;根据裂纹扩展长度与循环次数的关系,采用七点递增多项式拟合方法,可以得到相对应的裂纹扩展速率。实验结束后,采用高倍电子显微镜拍照,可得到清晰的Ⅰ-Ⅱ复合型疲劳裂纹扩展路径。实验结果表明:非对称CTS试样一直经历Ⅰ-Ⅱ复合型疲劳裂纹扩展,裂纹扩展路径不断发生改变,偏斜程度主要受到加载角度的影响;加载方向改变后,裂纹扩展路径有向外载荷垂线方向靠近或跨越的趋势,裂纹扩展速率迅速下降,表现为过载延迟现象。