基于显微网格法/数字图像相关技术的疲劳裂纹尖端变形场

2018-11-02，，，，

材料科学与工程学报 2018年5期

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(1.浙江大学能源工程学院，浙江杭州 310027；2.北京航空材料研究院，北京 100095)

1 前言

航空结构件在服役时通常承受变幅疲劳载荷，其中以瞬时过载最为常见。过载后，含裂纹构件裂尖微区成为各种损伤汇聚与应力应变不协调的焦点，显著影响后续的疲劳裂纹扩展行为[1-2]。因此，精确测量裂尖微区变形场对于研究过载效应以及开展损伤容限设计等具有重要的实际意义[3]。

显微网格法作为近二十年发展起来的一种微区应变测试方法[4]，通过记录加载前后网格节点的位置计算变形场，具有测试对象范围广、环境要求低等突出优点，目前已获得了广泛应用。例如：Takeda[5]等人通过人工方法制备显微网格，测量了拉伸载荷下碳纤维材料裂尖横向位移场。Tong[6]等人则详细讨论了显微网格法的优化原理，并将其应用于渐升载荷谱下316L不锈钢试样的裂尖变形场测试。随着计算机与图像处理技术的进步，数字图像相关(Digital image correlation，DIC)技术以其试件制备简单、空间分辨率高等特点，为测量材料微区变形问题提供了一种新的实验手段[7-8]。近年来，Matos[9]等人采用DIC图像追踪技术分析了6082-T6铝合金标准试样裂尖尾迹区的闭合情况。Yates[10]等人针对7010-T7651铝合金紧凑拉伸(CT)试样，采用DIC技术探讨了裂尖位移场特性，并测试了卸载后裂尖附近的残余应变。

本文针对MT试样的疲劳裂纹扩展试验，采用显微网格法和DIC技术分别测试了拉伸过载前后裂纹尖端的变形场分布。