14.2.3  疲劳裂纹扩展da/dN-ΔK曲线和门槛值ΔKth

14.2.3 疲劳裂纹扩展 d a /d N -Δ K曲线和门槛值 Δ K th

典型的疲劳裂纹扩展da/dN-ΔK曲线如图14-9所示。由图14-9可见，da/dN-ΔK曲线可分成三个区。A区为低速扩展区，该区存在一个垂直渐近线ΔK=ΔK_th，ΔK_th称为疲劳裂纹扩展应力强度因子门槛值。在A区内，当ΔK逐渐减小趋向于ΔK_th时，da/dN趋向于零，裂纹停止扩展。C区为快速扩展区，它也存在一个垂直渐近线K_max=K_c，K_c为材料的平面应力断裂韧度，其值与材料的厚度有关。在C区，da/dN急剧上升而产生瞬间断裂。曲线中间段为B区，该段曲线在双对数坐标上近似为直线，属稳定扩展区，也是裂纹扩展的主要部分。

由于有相当大的一部分稳态裂纹扩展寿命消耗在近门槛区扩展，因此使材料具备较高的门槛值ΔK_th就显得尤为重要。这对于疲劳寿命高达10¹⁰～10¹²周次的长寿命裂纹体构件更是如此。因为此时常常需要以ΔK_th作为主要失效判据。此外，由于ΔK_th受材料微观组织结构、应力比、环境及裂纹尺寸等因素的影响明显，因此也需要开展材料在近门槛区的疲劳裂纹扩展行为研究。

图14-9 典型的疲劳裂纹扩展da/dN-ΔK曲线