石凯凯， 郑斌

(中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室， 成都610213)

基于材料循环RVE的I型椭圆裂纹疲劳扩展理论模型研究

石凯凯， 郑斌

(中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室， 成都610213)

基于材料循环RVE和平面应力裂纹尖端循环塑性区内的塑性应变能，建立了I型穿透裂纹的疲劳扩展速率SHI-CAI模型。结合7075-T6材料和结构裂纹前缘疲劳扩展最小寿命假定，研究远端拉伸板中半椭圆表面裂纹的疲劳扩展规律，并进行了试验验证。结果表明，结构裂纹前缘疲劳扩展最小寿命假定可用于描述了I型穿透裂纹和结构裂纹疲劳扩展之间的联系。最后结合所提出的结构裂纹疲劳扩展理论模型，研究了远端拉伸板中半椭圆裂纹和椭圆嵌入裂纹的疲劳扩展规律。

循环RVE;I型椭圆裂纹;疲劳裂纹扩展;塑性应变能;理论模型;7075-T6铝合金

引言

在航空、高铁等行业，结构裂纹的疲劳扩展直接影响到部件的剩余寿命和剩余强度，因此一直是安全部门关注的要点。众所周知，含缺陷构件在往复载荷作用下，其裂纹尖端受尖端驱动力的作用，裂纹将发生疲劳扩展。线弹性断裂力学认为，致使裂纹尖端疲劳扩展的驱动力即为应力强度因子[1]，目前均是通过建立裂纹尖端应力强度因子与裂纹扩展速率之间的联系来定量描述裂纹的疲劳扩展规律的，如Paris律[2]。

SHI-CAI模型[3]是基于材料裂纹尖端循环RVE和塑性应变能耗散，用来建立材料低周疲劳和I型裂纹扩展速率之间的联系，同时描述了平面应力条件下I型贯穿裂纹的疲劳裂纹扩展速率。……