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作者：刘俭辉;赵羊羊;连发旺;
单位：兰州理工大学机电工程学院;
摘要：疲劳裂纹扩展是疲劳断裂性能评价的关键指标，疲劳裂纹扩展速率预测是保证重大机械装备安全服役的关键，但目前在疲劳裂纹扩展速率中考虑裂纹闭合效应的模型存在不足。据此，通过研究裂纹闭合效应对疲劳裂纹扩展的影响，利用Rice-Kujawski-Ellyin(RKE)裂纹尖端应力应变分布状态，提出了一种新的疲劳裂纹扩展速率模型。基于RKE场应力应变分布状态，考虑裂纹闭合效应，引入统一的裂纹闭合参数来合理定义RKE循环应力应变场，同时为了消除裂纹尖端奇异值问题，建立考虑裂纹尖端钝化效应的钝化半径计算方法。然后利用重新定义的循环应力应变场，结合RICE的塑性叠加原理和裂纹尖端塑性应变能失效准则，提出一种新的疲劳裂纹扩展速率模型。选取7种材料的材料基本力学及疲劳性能和疲劳裂纹扩展试验数据进行计算，将所提模型的预测效果与现有的SHI-CAI模型和CHEN-CAI模型的预测结果进行对比分析。结果表明，所提出模型预测结果与疲劳裂纹扩展试验数据吻合较好，而且所提的新模型(LIUZ模型)预测效果优于SHI-CAI模型、CHEN-CAI模型的预测效果。
关键词：疲劳裂纹扩展;;裂纹尖端;;裂纹闭合效应;;RKE应力应变场
基金资助：国家自然科学基金资助项目(52365016);; 甘肃省教育厅青年博士基金资助项目(2023QB-030)
