依托凱爾測控M-6000設(shè)備，共解高溫合金疲勞裂紋擴展難題

    本文針對航空航天熱端部件關(guān)鍵材料GH4169鎳基高溫合金，在高溫（650℃）與過載耦合作用下的疲勞裂紋擴展行為展開系統(tǒng)研究。作者采用基于雙棱鏡的單鏡頭三維數(shù)字圖像相關(guān)系統(tǒng)，結(jié)合凱爾測控的高精度電磁式動態(tài)力學(xué)試驗系統(tǒng)，開發(fā)了一種新的圖像與疲勞載荷同步匹配方法，并提出一種結(jié)合增量多項式與割線法的混合策略，顯著提高了疲勞裂紋擴展速率的計算精度。通過引入裂紋張開比這一新參數(shù)，系統(tǒng)分析了不同應(yīng)力比（R=0.1與R=0.5）下裂紋閉合效應(yīng)的變化規(guī)律。

     研究結(jié)果表明，在較低應(yīng)力比（R=0.1）條件下，疲勞裂紋擴展速率更高，且過載引起的延遲效應(yīng)更為顯著；裂紋閉合效應(yīng)在R=0.1時明顯存在，而在R=0.5時幾乎消失。此外，單峰過載施加后，裂紋閉合效應(yīng)在初始階段被顯著抑制，但隨著裂紋穿過過載誘導(dǎo)的塑性區(qū)，其影響逐漸恢復(fù)至過載前水平。

    展示了本研究所采用的高溫疲勞測試系統(tǒng)整體布局，凱爾測控的電磁式動態(tài)力學(xué)試驗系統(tǒng)為核心加載設(shè)備，配合定制高溫爐及雙棱鏡單鏡頭三維數(shù)字圖像采集裝置，構(gòu)建了完整的高溫疲勞測試平臺。該系統(tǒng)在650℃高溫環(huán)境下實現(xiàn)了疲勞加載與全場變形測量的精確同步，為研究高溫下裂紋擴展行為提供了可靠的實驗基礎(chǔ)。

    顯示的是通過BSL 3D DIC系統(tǒng)獲取的緊湊拉伸試樣圖像，試樣表面噴涂了耐高溫啞光白漆以形成隨機散斑，這一處理確保了在凱爾測控試驗機進(jìn)行精確載荷控制的同時，能夠獲得高質(zhì)量的DIC分析數(shù)據(jù)。

     分別給出了在應(yīng)力比R=0.1和R=0.5下，通過凱爾測控系統(tǒng)實現(xiàn)的恒定幅值加載與單峰過載（過載比為1.7）條件下的循環(huán)載荷譜。載荷控制的精確性和穩(wěn)定性為研究不同載荷歷史對裂紋擴展的影響提供了可靠保障。

     通過對比相鄰三個測量周期在最大載荷下的裂紋路徑圖像，展示了裂紋位置的識別過程。中間圖像為當(dāng)前周期裂紋形貌，上下分別為前后周期的裂紋形態(tài)，通過比較可準(zhǔn)確定位裂紋，為后續(xù)虛擬位移引伸計的布置提供依據(jù)。

     本研究通過凱爾測控電磁式動態(tài)力學(xué)試驗系統(tǒng)，深入揭示了GH4169鎳基高溫合金在650℃高溫條件下，不同應(yīng)力比與單峰過載對其疲勞裂紋擴展行為的影響規(guī)律。實驗數(shù)據(jù)的可靠性和精確性為理解鎳基高溫合金在服役條件下的疲勞損傷機制提供了重要的技術(shù)支撐。