粗糙度引入的Ⅱ型裂纹扩展的剪切阻力

通过混合(Ⅰ/Ⅱ)型疲劳裂纹扩展门槛值和裂纹闭合效应的测试.获得双相钢纯Ⅱ型疲劳门槛值是其纯Ⅰ型的1.9倍:其纯Ⅱ型分枝裂尖正应力强度因子范围为纯Ⅰ型的2.2倍说明由同一粗糙度引入裂纹面的剪切阻力,对Ⅱ型裂纹扩展的阻碍程度将大于此粗糙度诱导裂纹闭合效应,降低裂尖Ⅰ型有效驱动力的贡献,即粗糙度对Ⅱ型裂纹扩展的阻碍比对Ⅰ型的大Ⅱ型分量在近门槛值的疲劳裂纹生长过程中能够起两个重要的作用:(1)增大裂尖塑性以至加速裂纹生长;(2)引入裂纹表面接触以至减小裂纹扩展速率本文通过裂纹闭合效应的测试,定量估算了剪切阻力,Ⅱ型摩擦剪切应力强度因子范围(△K_(Ⅱ.f))要远远大于纯Ⅰ型的闭合应力强度因子范围(△K_(ICl)),说明粗糙度的引入加大了第二种作用,从Ⅱ型裂纹角度出发起到了屏蔽裂尖的功能.     

双相钢近门槛区疲劳裂纹扩展微观断口形貌

研究了三种马氏体形貌和六种马氏体含量双相钢的近门槛区疲劳裂纹扩展的微观断口形貌,SEM观察表明:所有组织的近门槛区域的断口表面均有循环解理开裂特征,说明主要由Ⅱ型应力作用控制,在较高ΔK的快速扩展区,断口特征是由混合开裂方式组成,这包括循环解理小平面,两种类型的二次裂纹和辉纹等,断口表面粗糙度诱发裂纹闭合是双相钢门槛值高的一个重要原因。     

疲劳裂纹尖端的位错结构

在双相钢物理短裂纹门槛区，观察到稳定的位错胞和墙结构；长裂纹门槛区，在铁素体／马氏体相界堆垛位错密度大，有形成位错胞的趋势．长裂纹扩展第二阶段，铁素体晶粒内具有单向滑移线（Ｒ＝０，－１）和正交网状（Ｒ＝－１）的位错结构，长裂纹扩展第三阶段，位错稀少，但单滑移、双交滑移位错线明显拉长，说明裂纹尖端位错组态是应变历史的产物．疲劳裂纹扩展门槛区形成的位错胞和墙是一亚稳态结构，与门槛循环应力应变处于动态平衡，也是一微观结构参数．     

ROUGHNESS-INDUCED SHEAR RESISTANCE OF MODE Ⅱ CRACK GROWTH

通过混合(Ⅰ/Ⅱ)型疲劳裂纹扩展门槛值和裂纹闭合效应的测试.获得双相钢纯Ⅱ型疲劳门槛值是其纯Ⅰ型的1.9倍:其纯Ⅱ型分枝裂尖正应力强度因子范围为纯Ⅰ型的2.2倍说明由同一粗糙度引入裂纹面的剪切阻力,对Ⅱ型裂纹扩展的阻碍程度将大于此粗糙度诱导裂纹闭合效应,降低裂尖Ⅰ型有效驱动力的贡献,即粗糙度对Ⅱ型裂纹扩展的阻碍比对Ⅰ型的大Ⅱ型分量在近门槛值的疲劳裂纹生长过程中能够起两个重要的作用:(1)增大裂尖塑性以至加速裂纹生长;(2)引入裂纹表面接触以至减小裂纹扩展速率本文通过裂纹闭合效应的测试,定量估算了剪切阻力,Ⅱ型摩擦剪切应力强度因子范围(△K_(Ⅱ.f))要远远大于纯Ⅰ型的闭合应力强度因子范围(△K_(ICl)),说明粗糙度的引入加大了第二种作用,从Ⅱ型裂纹角度出发起到了屏蔽裂尖的功能.     

疲劳研究的历史回顾

本文总结了近一个半世纪以来疲劳研究的主要历程;其中包括裂纹扩展的断裂力学发展的部分。并指出裂纹屏蔽思想是疲劳研究年谱上最新一块里程碑,疲劳研究发展至今,可以说我们刚刚进入控制裂纹扩展的大门。各种新型材料将会不断提出涉及到多种学科相关的更为复杂的疲劳问题。