1、在機械、石油化工和土木等領域中,很多工程構件和壓力容器經(jīng)常受到周期性載荷的作用,導致疲勞裂紋的啟裂和擴展,最終造成災難性的后果,由此可見,對疲勞裂紋擴展行為的研究具有非常重要的現(xiàn)實意義。而裂紋形貌的變化直接影響到疲勞裂紋的擴展速率,進而會影響到壓力容器和工程構件剩余壽命的精確評估,同時應力強度因子又是一個重要的斷裂力學參量,故文中采用壓力容器常用材料Q345R鋼,對緊湊拉伸試樣(CT試樣)疲勞裂紋的擴展形貌以及裂紋尖端處的應力強度因子進

2、行研究分析,具體如下:
　　 利用相關數(shù)據(jù)處理軟件,對常幅載荷下的Ⅰ型疲勞裂紋形貌進行橢圓方程擬合,并對裂紋形貌的隧道效應(隧道深度和表面角)進行分析,結果表明:在初始裂紋擴展階段,橢圓方程能夠合理描述裂紋形貌,隧道深度逐漸增大,表面角急劇降低;在穩(wěn)定裂紋擴展階段,裂紋具有以相似半橢圓形貌向前擴展的特性,隨著擴展行為的進行半橢圓的長短軸不斷發(fā)生變化,隧道深度和表面角均逐漸趨于穩(wěn)定。此外,采用高斯方程對單個拉伸過載下的疲勞裂紋形貌

3、進行了擬合分析,取得了較好的擬合效果,表明單個拉伸過載下的疲勞裂紋形貌具有與射箭用的“彎弓”型相似的特性。
　　 使用有限元分析軟件對二維CT試樣在不同裂紋長度和外載荷條件下的應力強度因子進行了計算與分析。結果表明:裂紋長度相同時,隨著載荷的變化,應力強度因子K與載荷成線性關系;施加的載荷相同時,隨著裂紋長度的增加,應力強度因子K增加,且增速越來越快。
　　 在三維狀態(tài)和平面應變狀態(tài)下,使用有限元分析軟件計算CT試樣直線

4、裂紋形貌的應力強度因子,結果表明:在試樣厚度的中間區(qū)域中,三維狀態(tài)時的應力強度因子大于平面應變狀態(tài)時的結果。之后對實際曲線裂紋和平均裂紋的直線裂紋形貌的應力強度因子進行有限元計算,結果表明:試樣厚度中間區(qū)域的應力強度因子范圍小于表面層區(qū)域的應力強度因子范圍;平均裂紋的直線裂紋形貌應力強度因子范圍沿試樣厚度上的分布規(guī)律與實際裂紋形貌恰好相反。另外,對CT試樣缺口根部初始直線裂紋形貌的啟裂規(guī)律進行研究,得到了CT試樣厚度方向上中間區(qū)域比表面