通過高低溫濕熱箱進(jìn)行疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)，可以了解裂紋的擴(kuò)展規(guī)律，獲得材料的疲勞擴(kuò)展參數(shù)和斷裂參數(shù)。多年來，許多學(xué)者通過疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)，深入研究了港口起重機(jī)常用鋼Q235和Q345B的疲勞擴(kuò)展特性。這些研究一般是針對Q235和Q345B基材的疲勞裂紋擴(kuò)展特性進(jìn)行的。當(dāng)裂紋出現(xiàn)在焊縫或接近焊縫時(shí)，裂紋的安全性和疲勞壽命也可以根據(jù)基材的疲勞特性參數(shù)來評估。但是，由于焊條和母材的熔化，使得焊縫區(qū)材料已不同于單獨(dú)的母材，單純用母材的疲勞擴(kuò)展參數(shù)來代替焊縫區(qū)的疲勞擴(kuò)展參數(shù)是不夠準(zhǔn)確的，因此，為了得到準(zhǔn)確的參數(shù)，必須對焊縫區(qū)裂紋的疲勞擴(kuò)展規(guī)律進(jìn)行試驗(yàn)研究。

　　試驗(yàn)步驟

 

　　在高低溫濕熱箱上放置試件，調(diào)整兩端支座的位置，使試件處于水平狀態(tài)，并保證載荷作用點(diǎn)在兩支座中心距的中間線；同時(shí)，試件長度方向應(yīng)與兩支座的連線方向平行。

 

　　預(yù)疲勞裂紋。用R=0.1，頻率f=12HZ取應(yīng)力比，對切削后的裂紋進(jìn)行銳化。試驗(yàn)荷載采用正弦波形的恒幅荷載，用屈服應(yīng)力來估計(jì)試件在允許荷載作用下的許用荷載，并選擇1/4~1/3的初始荷載峰值(P)。在觀察到預(yù)制疲勞裂紋時(shí)，可以逐步降低試驗(yàn)載荷峰值，每次降低幅度不超過20%，在觀察到裂紋能夠穩(wěn)定擴(kuò)展后，停止降低載荷。在一定時(shí)間后，當(dāng)觀察到裂紋向前擴(kuò)展并且出現(xiàn)尖角時(shí)，停止疲勞預(yù)制裂紋，測量到此時(shí)裂紋長度a0，并以此為裂紋擴(kuò)展的初始長度。

 

　　設(shè)定高低溫濕熱箱電腦的控制參數(shù)，開始疲勞擴(kuò)展試驗(yàn)。將疲勞預(yù)制裂紋后一階等幅荷載作為試驗(yàn)荷載，并在試驗(yàn)荷載基礎(chǔ)上進(jìn)行了疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)。

 

　　測得裂紋擴(kuò)展長度a和相應(yīng)的應(yīng)力循環(huán)數(shù)N0。對裂紋位置滴加墨水，實(shí)驗(yàn)期間發(fā)現(xiàn)裂紋有明顯的擴(kuò)展，說明裂紋已經(jīng)擴(kuò)展，此時(shí)測量并記錄a和N0值。在此基礎(chǔ)上，考慮到裂紋前緣深度(沿下翼板厚度方向)較小，可以認(rèn)為裂紋前緣各點(diǎn)在深度方向上的坐標(biāo)一致，為便于測量，將表面裂紋擴(kuò)展長度作為試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

 

　　記錄多組裂紋擴(kuò)展長度及應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，重復(fù)以上步驟。試驗(yàn)結(jié)束后，裂紋迅速達(dá)到下翼板邊緣或試件發(fā)生疲勞破壞。

 

　　高低溫濕熱箱試驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)處理：在試驗(yàn)過程中，兩個(gè)位于角焊縫位置的試件均未發(fā)現(xiàn)明顯的裂紋擴(kuò)展現(xiàn)象，由此說明高低溫濕熱箱形成的結(jié)構(gòu)角焊縫受拉彎曲后產(chǎn)生的裂紋是安全的。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，預(yù)制裂紋在對接焊縫處的試件將逐漸擴(kuò)展，并且裂紋沿焊縫方向擴(kuò)展，形成較為明顯的I型裂紋。