專利名稱：一種確定材料在不同應(yīng)力比下的Paris參數(shù)C和m的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料疲勞裂紋擴(kuò)展性能確定技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種確定材料在不同應(yīng)力比下Paris參數(shù)C和 的方法。主要應(yīng)用于確定材料材料疲勞裂紋擴(kuò)展性能。
背景技術(shù)：
在研究套管鉆井鋼的疲勞裂紋擴(kuò)展性能過程中發(fā)現(xiàn)，Paris參數(shù)C并非為常數(shù)，而是受到應(yīng)力比的顯著影響?！吨迪鄬?duì)比較穩(wěn)定。而套管在鉆井過程中由于井況復(fù)雜，諸如巖石、粘土層等等，都會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力比發(fā)生變化，從而導(dǎo)致裂紋擴(kuò)展速率發(fā)生變化，使得Paris公式應(yīng)用受到局限性。盡管1971年，ff. Elber對(duì)Paris公式
dN
進(jìn)行了修正定義如下
^ = Cqff K (AKeff)^
其中ck/d/V為疲勞裂紋擴(kuò)展速率(111/(^(316)，6； 和隊(duì) 是材料常數(shù)；
提出了有效應(yīng)力強(qiáng)度因子的概念，但沒有廣泛應(yīng)用到工程實(shí)踐中去。主要是因?yàn)橛^察到了裂紋閉合效應(yīng)現(xiàn)象，但沒有在各個(gè)參量之間建立定量關(guān)系。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種確定材料在不同應(yīng)力比下的Paris參數(shù)C和《的方法，具有方法簡(jiǎn)單，不需要添加設(shè)備，精度高，適用范圍廣的特點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種確定材料在不同應(yīng)力比下的Paris參數(shù)C和m的方法,包括如下步驟
第一、在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中繪制材料在不少于四種不同應(yīng)力比下的lgck/d/7-lg Af曲線，根據(jù)下式求取不少于四種不同應(yīng)力下的Paris參數(shù)C和m ;
權(quán)利要求
1.一種確定材料在不同應(yīng)力比下的Pari s參數(shù)C1和》的方法,其特征在于,包括如下步驟 第一、在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中繪制材料在不少于四種不同應(yīng)力比下的lgck/d/7-lg Af曲線，根據(jù)下式求取不少于四種不同應(yīng)力下的Paris參數(shù)C和m ; J」■ = c X (AKYndN 上式中，山/洲為疲勞裂紋擴(kuò)展速率(m/cycle)； 第二、基于上表中的應(yīng)力比和Paris參數(shù)C /XlO-13，利用最小二乘法獲得應(yīng)力比和C之間的關(guān)系式，(M)； 式中C為Paris參數(shù)，R為應(yīng)力比； 第三、基于以下公式將不同應(yīng)力比下的Af轉(zhuǎn)換為A尤ff，AKeff =AK ( 0.7+ 0.15及(2+及)) 上式中，Afeff為有效應(yīng)力強(qiáng)度因子范圍(MPa ^mv2) ; Af為應(yīng)力強(qiáng)度因子范圍(MPa m1/2) 為應(yīng)力比； 第四、將所有的Afrff按照從小到大次序排列，Af對(duì)應(yīng)的疲勞裂紋擴(kuò)展速率不變，然后在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中繪制一條曲線； 第五、基于如下公式求取材料參數(shù)Ceff和隊(duì)ff， 其中，Crff和隊(duì)ff是材料常數(shù)為疲勞裂紋擴(kuò)展速率(m/cycle)； 第六、根據(jù)第二步中的公式和Crff，建立C，Qff及之間的關(guān)系式，如下所示泛Crff(AlnR+ B )； B為常數(shù)； 第七、根據(jù)應(yīng)力比R, Ceff及常數(shù)J和常數(shù)凡求得任何應(yīng)力比下的Paris參數(shù)C，根據(jù) eff取任意應(yīng)力比下的Paris參數(shù)》為ffieff，根據(jù)Paris公式CX (AX廣計(jì)算不同應(yīng) dN力比下，不同Af對(duì)應(yīng)的疲勞裂紋擴(kuò)展速率。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種確定材料在不同應(yīng)力比下的Paris參數(shù)C和m的方法，其特征在于，包括如下步驟 第一、在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中繪制珠光體-鐵素體鋼在四種不同應(yīng)力比下的IgcL3/d/7-lg AK曲線,根據(jù)下式求取四種不同應(yīng)力下的Paris參數(shù)C和》 -=CX (MT clN 上式中，山/洲為疲勞裂紋擴(kuò)展速率(m/cycle)； 結(jié)果如下當(dāng)應(yīng)力比R為0.1時(shí)，相應(yīng)的Paris參數(shù)數(shù)》為3. 4965，Paris參數(shù)C /X1(T13為6. 3;當(dāng)應(yīng)力比R為0.3時(shí)，相應(yīng)的Paris參數(shù)數(shù)》為3. 2879，Paris參數(shù)C /X 1(T13為17 ;當(dāng)應(yīng)力比R為0. 5時(shí)，相應(yīng)的Paris參數(shù)數(shù)》為3. 3826，Paris參數(shù)C /X10_13為21 ;當(dāng)應(yīng)力比R為0. 7時(shí)，相應(yīng)的Paris參數(shù)數(shù)》為3. 4563，Paris參數(shù)C /X1(T13 為 21. 7 ;第二、基于上述四種不同應(yīng)力比和Paris參數(shù)C /X10_13，利用最小二乘法獲得關(guān)系 式如下
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定材料在不同應(yīng)力比下的Paris參數(shù)C和m的方法， 其特征在于，包括如下步驟第一、在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中繪制鐵素體-貝氏體-馬氏體鋼在四種不同應(yīng)力比下的lgcLa/ d/7-lg AK曲線，并根據(jù)下式求取四種不同應(yīng)力下的Paris參數(shù)c和m :
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種確定材料裂紋不同應(yīng)力比下材料Paris參數(shù)C和m的方法，其特征在于，包括如下步驟 第一、在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中繪制回火馬氏體鋼在四種不同應(yīng)力比下的lgda/dn-lg AK曲線，并根據(jù)如下公式求取四種不同應(yīng)力下的Paris參數(shù)
全文摘要
一種確定材料在不同應(yīng)力比下的Paris參數(shù)C和m的方法，步驟為一、在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中繪制材料在不少于四種不同應(yīng)力比下的lgda/dn-lg△K曲線，求取不少于四種不同應(yīng)力下的Paris參c和m；二、據(jù)上步的應(yīng)力比和Paris參數(shù)C/×10-13，獲得應(yīng)力比和C之間的關(guān)系式C=f(R)；三、基于公式將不同應(yīng)力比下的△K轉(zhuǎn)換為△Keff；四、將△Keff按從小到大次序，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中繪制曲線；五、求取材料參數(shù)Ceff和meff；六、據(jù)第二步的公式和Ceff，建立C，Ceff及R之間的關(guān)系式；七、根據(jù)應(yīng)力比R，Ceff及常數(shù)A和常數(shù)B，求得任何應(yīng)力比下的Paris參數(shù)C，根據(jù)meff取任意應(yīng)力比下的Paris參數(shù)m為meff，計(jì)算出不同應(yīng)力比下，不同△K對(duì)應(yīng)的疲勞裂紋擴(kuò)展速率，方法簡(jiǎn)單，不需要添加設(shè)備，適用范圍廣。
文檔編號(hào)G01N3/00GK102645366SQ20121015542
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者許天旱 申請(qǐng)人:西安石油大學(xué)