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摘要
断裂分析中,Ⅲ型裂纹是以反平面剪切（又称面外剪切或纵向剪切）的方式发生失效。采用带缺口圆棒试样,试验研究了30Cr2Ni4MoV转子钢的Ⅲ型疲劳裂纹扩展行为。试验中在R=-1的循环扭转载荷下,首先对4根带缺口圆棒试样进行裂纹预制并得到均匀理想的尖裂纹试样;其次,在一定的循环扭转载荷下进行Ⅲ型裂纹扩展试验直至试样发生疲劳失效。在开展Ⅲ型疲劳裂纹扩展试验中为降低裂纹面之间的相互作用对疲劳扩展的影响,对缺口圆棒试样轴向方向施加以恒定的小载荷。针对30Cr2Ni4MoV转子钢,试验得到了Ⅲ型裂纹应力强度因子范围在12 MPa·m1/2至40 MPa·m1/2区间内的疲劳扩展速率和应力强度因子幅的门槛值。基于平面应力裂纹尖端小范围屈服应力应变场和Ⅲ型疲劳裂纹尖端塑性区内的应变能失效准则,提出了一个可用以良好预测Ⅲ型疲劳裂纹扩展速率的理论模型。借助试验结果与预测模型的预测规律进行比较分析,研究表明该预测模型能够很好预测30Cr2Ni4MoV转子钢Ⅲ型疲劳裂纹扩展速率。
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