GB T 9447-1988 焊接接头疲劳裂纹扩展速率试验方法.pdf

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1、中华人民共和国国家标准焊接接头疲劳裂纹扩展速率试验方法T臼tmetbod for f.tiaue crack IfOwth r.t髓。，fwelded joIn. 1 主内容及适用范围. 本标准规定了测定焊接接头疲劳裂纹扩晨速率的试验方法L_.，一-. .-一 UDC 621.791.01 1620. 186. 4 GB 9447-88 本标准适用于室温(15.，35)及大气环填下测定金属精料修德悔焊接接头辉缝金属及热影响区大于lO-smm/周的恒帽循环载荷下的疲劳裂纹扩展速率.在非室温、非大气环境下的焊接接头裂纹扩展速率试验，亦可参照本方法.2 I用每准GB 2651焊接接头拉伸试金方法-5

2、 术语及定义3. 1 循环周期性载荷或应力的一个完整过程-3. 2 循环数周)载荷循环的次数。3 3 疲劳裂纹扩展速率由!dN(mm/周戴荷循环一次的疲劳裂纹扩展量-3. 4 应力强度回子K(MN/m会, 裂纹尖端附近区域弹性应力场强度的度量，在本方法中系指I型受载情况。型即为张开型).3.5 计算裂纹袄度(mm)与实际裂纹相当的前缘裂纹长度.对于CT试样，从加载线开始计量图。，对于CCT试样，a从试样中心线开始计量(图2)。.标准局1988-06-25批准1989-03-01囊133 标准搜搜网嗣嗣.bzsoso. com各类标准行业资料兔费下载 3.2 斗w GB 9447- 88 0.0

3、02蹄0 . 咽2-0.25丁;-筒i IO.OO2W卜I o.zW I A B 、且:去uqs p o +1 札Z15W士O.5W意 o 0.27哥V主队。05W Q -+i 主.l 哩，all 1.2$主0.01vD 回1d4/dN标准CT试样图D-D .、.,. 8 , 注z加工切口(n)顶蝙交线与试样表面应当距离相等，交线到试样上下边缘的误差应在0.005W LU内.焊接接头真他区域可参照.2-W3 =.:t: W12 Hl W 忡12卜-图2W 2H A-D 0.05 4 C 0.05 -一. -usw222 2 x 45。kmV南飞毯的Nd击2H .图5C T试样的U型锁孔夹具5.

4、2. 2 C-C T试样的加载装置一凹形夹具参考图6设计，为限制弯曲，薄饭试验必须采用约束导饭，夹具央紧形式随试样宽度W和加载条件变化，5. 2. 2. 1 拉-拉加载，试件宽度W大于15nun时，采用多排螺栓夹紧，若试样宽度小于等于75mm时，可采用单个销子加载。也可以采用试验机的液压夹具加载。5. 2. 2. 2 拉-压加载时采用压板夹紧.夹紧力由液压和机械模形系统提供。标准授按网嗣嗣b:z:各类标准行业资料免费下载128 GB 9447-88 ., -i D 吧J 由隙游移自由连接。-4 图6用于夹紧100mm宽CCT试样的栓和凹箍夹具装配实践图 尺寸表mm A B C D ME F G

5、 H L W J , 326 104 19 76 38 12 19 38 120 100 0.08 5. 2. 3 夹具校准，应保证加载系统有良好的同心度和足够的刚度。S 试验程序6. 1 试验前的准备6. ,. 1 试样测量试验前在用精度为0.01mm的量具在试样的韧带区三点处测量厚度，取平均值.用精度不低于o.001 w的量具在试梓裂纹所在截面附近测量宽度。6. 1.2 试验前应对切口进行清理.6. .2 预制疲劳裂纹6. 2. 1 对预制疲劳裂纹使用载荷的要求6. 2. 1. 1 原则上采用试验载荷预制疲劳裂纹，考虑到焊接接头的组织不均匀性，难于绘出切口尖端确切的屈服应力，并考虑到加速疲

6、劳裂纹的形成，预制疲劳裂纹所使用的初级载荷可高于试验载荷，并逐级降载至试验载荷，降载率不得高于20%。i. 2. 1. 2 为防止试验中的麟变效应，每级加载范围应使裂纹长度扩展量不小于(3/1f)(K.IIT(). i泣，其中Kmu为上一级载荷最后的最大应力强度因子Kma值，u为焊接接头的屈服强度.129; 标准搜搜网嗣嗣.bzsoso. com各类标准行业资料兔费下载GB 9447-88 6.2.2 预制疲劳裂纹可使用任意频率。6. 2. 3 对预制疲劳裂纹长度要求6. 2. 3. 1 疲劳预制裂纹长度均不得小于0.18和图心，6. 2. 3. 2 对预制疲劳裂纹长度测量中的要求见6.3.

7、1及6.3. 2条。6. 3 疲劳裂纹扩展试验6. 3. 1 裂纹长度测量裂纹长度测量可以采用目测或其他间接方法柔度法等测定。裂纹长度用自测时2对于B/W小于等于O.15的试样.要在试样的单面测量裂纹长度z对于B/W大于o.15的试样，则需在试样的前、后两面进行测量，随后计算时要用这些测量结果的平均值(CT试样应取两个数的平均值gCC T试样取四个数的平均值6. 3.2 裂纹妖度测量精度S. 3. 2. 1 用目测测量裂纹长度时，应将试样磨光，为很好地分辩裂纹尖端可采用间接照明装置。可在试验之前，沿试样的开裂方向在预定的部位上设置参考标记，可采用读数显徽镜(20-50倍测量裂纹妖度，并利用参考

8、标记消除由于读数显微镜的偶然运动而引起的潜在误差。如果在试样上贴附精度照像格栅或聚脂层刻度，则可直接采用具有所要分辩能力的任何放大装置供裂纹长度测量。6. 3. 2. 2 试验中任何一点前后表面裂纹长度测量值之差超过0.25B或左右两测裂纹妖度测量值之差超过O.025W时，则该数据无效。S. 3. 2. 3 试验中任何一点与试样对称平面的偏离大于土5D，数据无效。6. 3. 3 裂纹长度测量间距6. 3. 3. 1 裂纹民度测量间距&J应使dajdN对M(数据接近均匀分布，根据试样类型，推荐如下测量间距。CT试样对于Q.25a/W运o.40 0.40a/，O.60 a/WO. 60 A ao.

9、 04 W A a:豆0.02W .d aO. 01 W .哺A唁电d句-AHEr-，、 hUA、F-dFA、手JZ，、。、飞工-Rar-?22r、.，?飞1gr-fe、三tg-，.， ,-tg-CCT试样对于2a/WO.60J a二0.03W 2a/WO.60 L1 a0.02 W 6. 3. 3. 2 任何情况下，最小的Q应为0.25mm或10倍于裂纹长度测量精度中的较大者.6. 3. 4 对试验中断的要求z原则上不许中断，若中断必须注意以下几点t中断时间应减至最小，一般不大于10mJn , 如需停机观察，可加静载，静载值不应大于试验中最大载荷值pC. 试验中要注意避免超载迟滞效应和恒载蠕

10、变现象.6. 3. 5 试样数量每组通常应保证有二块裂纹扩展区域相同的试样，但由于试验结果的置信度与试样的数量有关，因此，具体的试样数量取决于对试验结果的设计要求。8. b. 7 试验结果的处理和计算7. 1 断口检查和裂纹曲率修正7. 1. 1 试验结束后进行金相检查，记录裂纹面所在区域。7. 1. 2 在断口观查中，如果发现宏观可见的气孔、夹滥、未熔合、未焊透、裂纹等焊接缺陷时，在缺陷周围部分的裂纹扩展速率试验数据无效。标准拨拨网时各类标准行业资料免费下载130 GB 9 4 4 1 2_ 8! 1. 1、3.检查断口表面，最好检查两个位置预制疲劳裂、纹和极限裂纹)，以确定裂纹前缘曲事髓圃

11、5若裂统葡缘线条明显，则带厚度方向等分，取五点平均值确定裂纹长度，该长度同试验记录的相应搜纹佼度之差即为曲率修正量。7. 1. 4 考虑与不考虑裂纹曲率修正量在任何裂统族度上计算出的应力强度因子相差越过5%时，应来用修正量。7二15 薄试件通常不幡要作曲率修正。使用自测以外的裂纹扩展测量技术时照像法仍属于目测法)，裂纹曲率修正一般已包括在标定技术内，故不必考虑曲事修正.7. 1. 6 裂纹曲率修正量不一定是一个恒量，当它随裂纹扩展而单调增加或减少，则采用线性内插法修正中间各点数据，7.2 应力强度因子范围.K的计算7. 2. 1 标准CT试样p(2 + (0. 886 + 4. 64-13.

12、32a2 + 14. 72a3 - 5. 6( 1 ) B -VW (1 - a)3/ 2 式中=a!W二o.2上述关系式有效。7.2. 2 标准CCT试样Ila一江 K = ( p/B) ,/ y舟ec一.(2 ) CI - , V 2W-古2 式中2. P = pmu. -PmlnR注的. P = pmas(R 0) =2/W 注2 K计算中未包括残余应力和裂纹的闭合效应，这些问题在容限计算和寿命分析中考虑.7. 3 数据的有效性检验标准CT试件要求z标准CCT试件要求w-a注41沉Kmax/0.2)2W-2注1.25prnu/B0.2 在试样尺寸标准化曲线中(图的，数据点应位于标准化曲线

13、之下。7. 4 推荐的数据处理程序推荐的数据处理程序见附录A，在符合精度要求的条件下也可以采用其他方法，8 试验报告试验报告应包括下列内容$8. 1 试样在焊接接头中取出的方位，如焊接接头是从焊接结构中取出，需给出结构中的方位并绘出取样图。8. 2 应按GB2651标准给出熔敷金属和母材的常规机械性能。8.3 接头的热处理制度和工艺参数。8. 4 试样的几何参数。试样中焊道的位置，包括焊道的宽度、厚度以及宏观形状，画出详图。8. 5 试验机型号，测量裂纹长度装置和精度，加载变量，包括载荷范围!1p，载荷比R、加载频率和波形.8.6 环境影响参数，包括温度、环境介质、相对湿度以及整个试验期间各参

14、数的最大偏差.8.7 鼓据处理方法，包括疲劳裂纹曲率修正，确定da/dN租K以及da/dN和.K关系的方法与所用计算程序，131 标准拨拨网时各类标准行业资料免费下载g , GB 9447 88 为了使预测寿命的方法与本方法所绘出的数据条件一致，必须注明所得的数据是接头哪个区域C例如焊缝、母材或均值。对残余应力考虑到怎样程度，当载荷比小于零时，应说明计算最小应力强度因子Kroln的方法。8. 8采用CT、CCT以外的试样时应给出应力强度因子标定曲线或公式。8. 9 建议试验结果列成图表。在双对数坐标纸上给出da/dN-K曲线数据点时，为更好的比较数据币可使横坐标(log. K)尺寸为纵坐标。o

15、g(da/dN)尺寸的2-3倍.如要应用考虑了残余应力的.Keff则必须在图表中予以说明。8.吁o;任何引起反常数据现集均偏说明-, , Jg弓7.万户J句-2Z44、掏出52Jdh川.，、FV-J-t，。、.rzftee-tzfzh，267$433ret-J吉-Il-i、守在1:二=、，3、 -, . 72603i 标准拨拨网时各类标准行业资料免费下载. . 132 Al 割线法GB 9447-88 附录A推荐的数据处理方法参考件用于计算裂纹扩展速率的割线法，仅仅包括a一N曲线中两个相邻数据点直线斜率的计算法，它的计算公式可以表示为2 . .- ,. (da/ dN) =呵们回N什1- N.

16、 是增量以+l-a)的平均速率，故平均裂纹长度叭=J /2(ai+l +用来计算Kio A2 递槽多项式法 (Al) 用于计算da/dN的这种方法，包括建立拟合一组(2n+1)连续数据点的二次多项式抛物线)J式中n一般为1、2、3或4o(一般取2、3)局部拟合方程式如下:/以一CI飞/凡-c12 a.: = bo十bd-/0 - . J十的l-. .,. - J (A2) 飞Cl -., r;句/式中_lN二C1+ 1 bo、b1和的是在.三三民+.区间接最小二乘法即使裂纹长度观测值与拟合值之间的偏差平方最小确定的回归参数。向值是对应N，的裂纹长度。参数Ci=(NEJNHACz=土(Ni+.-

17、Ni-.)用于变换输入数据，以避免在确定回归参数时的数值2 计算困难。凡时的裂纹扩展速率由(A2)抛物线方程求导得出即(da/dN)=b1/CJ. + 2b2(肌-Cl)/C 利用机的拟合裂纹长度向计算与da/dN值对应的.K值。上述递增多项式法的计算机程序允许使用各种语言程序，推荐采用七点递增多项式。附录B始于焊接缺陷瓢纹扩展量的估算方法参考件 . (A3) 对于一般钢材的焊接结构，缺陷尺寸同所在构件断面的宽度W的比值很小，可以假设成无穷大板，在缺乏裂纹扩展速率试验值的情况下，裂纹扩展使焊接缺陷的扩大，推荐下列表达式进行估算。81 板厚贯通缺陷o aN = 1 - 5. 5 X 1 0一12

18、(6.硝)42.aoN.(Bl) 其中.U.rf为有效应力范围，可以写成Aetf = t:.，+ O. 5b(单位k8f/mm2), J:-3 标准搜搜网恻各类标准行业资料免费下载82 Ot为拉伸应力范围gMb为弯曲应力范围，为N=O时缺陷尺寸的半长，GB 9447-88 (JN为N次循环扩大了的缺陷尺寸的半伏$N为应力循环数。深埋缺陷其中bNZI-55 1012Md422boN，Uctf为有效应力范围，可以写成Ae，=At+ o. 25ub b。为N=O时缺陷在板厚方向尺寸的半长bN为N次循环后扩大了的缺陷尺寸的半长对应b= bN的板宽方向的缺陷尺寸的半长a= aN由下式给出83 (JN = ao( 1 + I1ASbo3 )1/3 寝面缺陷对于浅表面缺陷bN用(B2)式，其中6.0 ett = .，t + O. 756.何对于深表面缺陷句的计算用。1)式.深浅表面缺陷的判别z当b/a (0. 98 + O.07Rtt) - (0. 06 + 0.94Rb) b/t 时为浅表面缺陷，反之为深表面缺陷.几=.bl(6.Ub) a为表面裂纹长度，b为表面裂纹厚度，t为板材厚度.附加说明=本标准由国家机械工业委员会提出。本标准由国家机械工业委员会哈尔攘焊接研究所负责归口并起草。本标准负责起草人张宝昌.134 标准拨拨网时各类标准行业资料免费下载.(B2) , .(B3) (B4)