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金属材料疲劳裂纹扩展速率Paris模型中材料常数的相关性

张亚军 张欣耀 张云浩

张亚军, 张欣耀, 张云浩. 金属材料疲劳裂纹扩展速率Paris模型中材料常数的相关性[J]. 材料开发与应用, 2021, 36(4): 1-8.
引用本文: 张亚军, 张欣耀, 张云浩. 金属材料疲劳裂纹扩展速率Paris模型中材料常数的相关性[J]. 材料开发与应用, 2021, 36(4): 1-8.
ZHANG Yajun, ZHANG Xinyao, ZHANG Yunhao. Pertinence of Material Constants in Paris Model for Fatigue Crack Propagation Rate of Metallic Materials[J]. Development and Application of Materials, 2021, 36(4): 1-8.
Citation: ZHANG Yajun, ZHANG Xinyao, ZHANG Yunhao. Pertinence of Material Constants in Paris Model for Fatigue Crack Propagation Rate of Metallic Materials[J]. Development and Application of Materials, 2021, 36(4): 1-8.

金属材料疲劳裂纹扩展速率Paris模型中材料常数的相关性

基金项目: 国家自然科学基金(61602331)
详细信息
    作者简介:

    张亚军,男,1972年生,研究员,主要从事金属材料的疲劳、断裂与损伤测试技术及性能研究。E-mail:zhangyj309@163.com

  • 中图分类号: TG14.2

Pertinence of Material Constants in Paris Model for Fatigue Crack Propagation Rate of Metallic Materials

  • 摘要: 金属材料疲劳裂纹扩展速率是工程应用中进行损伤容限设计、疲劳寿命评估的一项重要力学性能指标。Paris模型是疲劳裂纹扩展速率最常用的表达形式,该模型认为疲劳裂纹扩展速率随裂纹前缘应力强度因子范围的变化呈幂函数关系,涉及到两个材料常数Cm。本研究借助部分文献中的试验数据,分析合金钢、铜合金、钛合金、铝合金等不同金属材料疲劳裂纹扩展速率Paris模型中材料常数Cm的关系。结果表明:Paris模型中材料常数Cm的关系可用m=alnC+b线性模型来描述,且不受试样取样方向、焊缝位置、试验环境等因素影响;但不同应力比对该模型的线性度有一定影响,尤其是当应力比为负值时,影响较为显著;不同金属材料常数Cm线性模型的斜率并不相等,其影响因素有待于进一步系统研究。分析结果可为金属材料在工程中的疲劳设计与应用提供参考。

     

  • 表  1  人口迁徙百分比

    日期 迁徙类型 地域 迁入/迁出地 百分比/%
    20200101 move_in 北京市 上海市 1.62
    $\vdots $ $\vdots $ $\vdots $ $\vdots $ $\vdots $
    20200101 move_in 保定市 湖北省 0.42
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    表  2  特定日期迁徙规模指数列表

    日期 迁徙类型 地域
    20200101 move_in 天津市 2.480 868
    $\vdots $ $\vdots $ $\vdots $ $\vdots $
    20200101 move_out 茂名市 0.739 951 2
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    表  3  宁夏所辖区划2020年1月1日迁徙规模指数统计

    迁徙方向 行政区划 迁徙规模指数
    move_in 银川 0.877 521 6
    move_out 银川 0.911 898
    move_in 石嘴山 0.250 030 8
    move_out 石嘴山 0.248 054 4
    move_in 吴忠 0.487 684 8
    move_out 吴忠 0.473 688
    move_in 固原 0.206 712
    move_out 固原 0.200 005 2
    move_in 中卫 0.286 578
    move_out 中卫 0.270 637 2
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    表  4  宁夏所辖区划2020年1月1日迁入百分比统计 %

    行政区划 迁入
    银川 石嘴山 吴忠 固原 中卫
    银川 0 18.13 31.06 6.78 10.00
    石嘴山 63.19 0 4.25 2.52 2.28
    吴忠 59.92 2.05 0 4.26 12.98
    固原 33.77 3.29 10.17 0 19.04
    中卫 34.33 2.01 21.92 14.65 0
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    表  5  宁夏所辖区划2020年1月1日迁出百分比统计 %

    行政区划 迁出
    银川 石嘴山 吴忠 固原 中卫
    银川 0 17.32 32.04 7.65 10.79
    石嘴山 64.17 0 4.04 2.74 2.32
    吴忠 57.55 2.24 0 4.43 13.26
    固原 29.75 3.15 10.40 0 20.99
    中卫 32.44 2.10 23.39 14.54 0
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    表  6  宁夏所辖区划2020年1月1日迁徙指数相对误差统计 %

    行政区划 银川 石嘴山 吴忠 固原 中卫
    银川 0.03 0.02 0.07 0.01
    石嘴山 0.05 0.24 0.06 0.09
    吴忠 0.02 0.15 0.18 0.01
    固原 0.01 0.01 0.12 0.01
    中卫 0.05 0.30 0.00 0.02
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    表  7  迁徙规模指数尾数统计

    末位尾数 频数 末位尾数 频数
    0 19 228 5 0
    1 0 6 18 981
    2 19 151 7 0
    3 0 8 19 196
    4 19 034 9 0
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    表  8  迁徙规模指数数据访问必要参数

    参数 取值范围 意义
    dt city, province, country 行政区划级别
    id GB/T2260-2007[32] 行政区划代码
    type move_in, move_out 迁徙方向
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    表  9  迁徙百分比数据访问必要参数

    参数 取值范围 意义
    dt city, province, country 行政区划级别
    id GB/T2260-2007 行政区划代码
    type move_in, move_out 迁徙方向
    date 20200110~20200315 数据统计日期
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    表  10  污染数据与真实数据对比示例

    位次 污染数据 真实数据
    区划 百分比/% 区划 百分比/%
    1 重庆市 1.56 乐东黎族自治县 10.77
    2 成都市 1.36 陵水黎族自治县 7.55
    3 广州市 1.25 海口市 6.74
    $\vdots $ $\vdots $ $\vdots $ $\vdots $ $\vdots $
    *注:不同爬取节点的污染数据可能有差异。
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-05-20
  • 刊出日期:  2021-08-25

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