兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (5): 1482-1492.doi: 10.12382/bgxb.2022.0153
单晓锋1,2, 高红俐1,2,*(), 黄心畏1,2, 林志远1,2, 赏鸿斌1,2
收稿日期:
2022-03-11
上线日期:
2022-05-27
通讯作者:
基金资助:
SHAN Xiaofeng1,2, GAO Hongli1,2,*(), HUANG Xinwei1,2, LIN Zhiyuan1,2, SHANG Hongbin1,2
Received:
2022-03-11
Online:
2022-05-27
摘要:
为研究疲劳短裂纹扩展机理,提出一种基于显微数字图像相关(DIC)的塑性金属材料谐振疲劳短裂纹尖端位移场、应变场和塑性区的测量方法,并对其演化规律进行研究。通过显微摄像系统采集疲劳裂纹扩展过程中谐振载荷最大点试件短裂纹图像;采用DIC方法获得裂纹尖端区域位移场和应变场的数据。通过虚拟引伸计技术结合位移场演化数据获得短裂纹扩展过程中裂纹尖端坐标,进而根据von Mises屈服准则和应变场数据确定裂纹尖端塑性区尺寸及演化规律并与Irwin模型的理论尺寸进行对比验证;采用电子背散射衍射(EBSD)技术测量典型塑性金属材料316不锈钢疲劳裂纹尖端的晶粒尺寸分布,进一步研究谐振载荷作用下疲劳短裂纹尖端区域沿晶粒尺度的位移和应变的演化规律。研究结果表明:提出的方法成功获取了短裂纹微米级变形场演化数据,为塑性金属材料疲劳短裂纹扩展特性的进一步研究和疲劳寿命预测提供了实验和理论支持。
单晓锋, 高红俐, 黄心畏, 林志远, 赏鸿斌. 基于显微DIC的谐振疲劳短裂纹尖端变形场演化规律[J]. 兵工学报, 2023, 44(5): 1482-1492.
SHAN Xiaofeng, GAO Hongli, HUANG Xinwei, LIN Zhiyuan, SHANG Hongbin. Evolution Law of Deformation Field of Short Crack Tip under High-Frequency Resonant Loading Using a Microscope DIC System[J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(5): 1482-1492.
弹性模量/GPa | 泊松比 | 屈服强度/MPa |
---|---|---|
195 | 0.3 | 335 |
表1 316材料参数
Table 1 Material parameters of 316 stainless steel
弹性模量/GPa | 泊松比 | 屈服强度/MPa |
---|---|---|
195 | 0.3 | 335 |
硬件 | 型号 | 主要参数 |
---|---|---|
相机 | acA4112-30μm | 分辨率:4096(H)×3000(V) 靶面尺寸:1.1″ 最大帧率:30帧/s 最短曝光时间:2μs 像元尺寸:3.45μm×3.45μm |
镜头 | Rodagon 5.6/105metal | 焦距:105mm 最大成像圆直径:102mm 工作距离:292~1853mm |
表2 主要硬件参数
Table 2 Main hardware parameters
硬件 | 型号 | 主要参数 |
---|---|---|
相机 | acA4112-30μm | 分辨率:4096(H)×3000(V) 靶面尺寸:1.1″ 最大帧率:30帧/s 最短曝光时间:2μs 像元尺寸:3.45μm×3.45μm |
镜头 | Rodagon 5.6/105metal | 焦距:105mm 最大成像圆直径:102mm 工作距离:292~1853mm |
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