含径向双边裂纹圆环小试样的疲劳裂纹扩展试验方法

针对传统断裂测试试样受构型的限制往往尺寸较大,无法满足小尺寸金属管疲劳断裂行为测试要求的问题,设计新构型小尺寸试样。并基于有限元分析和柔度理论,建立含径向双边对称裂纹圆环(O-ring with double radial symmetric cracks,DOR)小试样的裂纹长度预测公式和应力强度因子公式,进而提出DOR小试样的疲劳裂纹扩展试验新方法。应用5083-H112铝合金加工成含径向裂纹小管试样和标准CT试样,开展疲劳裂纹扩展速率对比试验。结果显示,基于DOR试样得到的5083-H112铝合金的疲劳裂纹扩展规律与CT试样的试验结果相吻合,证明新方法的有效性。经过对试样端口的测量和分析,试样两侧对称裂纹的扩展量基本一致,说明对称裂纹满足唯一性要求,且不同于CT试样,该圆环试样裂纹前缘非常平直,表明圆环构型试样沿厚度方向的约束状态更加接近。