1引言
在焊接结构件使用过程中，疲劳断裂是造成焊接金属结构失效的主要形式，评估某一构件疲劳寿命的重要特征参量是疲劳裂纹扩展速率，现对使用最广泛的低碳钢Q235A材质的焊缝金属的疲劳裂纹扩展速率进行试验研究，通过拟合得到该焊缝金属的裂纹扩展Paris公式的相关参数，从而对该类焊缝金属在产品中的应用的疲劳寿命的计算起到一定的帮助作用。
2材料及试样
以Q235A钢为母材和ER50-6为焊材，通过80%Ar+20%CO2气保护焊焊接成的焊接试样。该试样分别选用GB 9447-1988《焊接接头疲劳裂纹扩展速率试验方法》所规定的紧凑拉伸试样进行制备。
3试验方法
试验在室温条件下进行，采用频率为10 Hz的正弦波加载，应力比R=0.1。试验过程中的裂纹长度通过裂纹尖端张开位移（COD，Crack Opening Displacement）方法测得。为了测得Paris区域的裂纹扩展速率及材料参数，采取增K法进行试验，疲劳裂纹扩展a-N曲线如图1所示。
4实验数据处理
疲劳裂纹扩展速率由试验所测裂纹长度和相对应的循环周次数决定。GB/T 9447-1988中推荐两种裂纹扩展速率处理方法，分别是递增多项式法和割线法。而针对本次试验所采取的增K试验方案，通常采用递增多项式方法来确定疲劳裂纹扩展速率da/dN，即单位循环次数下裂纹扩展的长度。对任一试验数据点i前后n点（n取2、3、4，一般取3），共（2n+1）个连续数据点，采用如下二次多项式进行拟合求导
系数b0、b1、b2是在式（1-5）区间按最小二乘法（即裂纹长度观测值与拟合值之间的偏差平方和最小）确定的回归参数。拟合值是对应于循环数Ni上的拟合裂纹长度。参数C1和C2是用于变换输入数据，以避免在确定回归参数时的数值计算困难。在Ni处的裂纹扩展速率由式（1-1）求导而得：
利用对应于Ni的拟合裂纹长度ai计算与da/dN值相对应的值，得到da/dN-曲线。再通过Paris公式，对疲劳裂纹扩展试验数据进行拟合。对Paris公式进行变换，两边取对数则有
式（1-8）表明，裂纹扩展速率与应力强度因子在双对数坐标下呈斜率为m、截距为lgC的线性方程（如图2所示），裂纹扩展数据计算值列于表1。
根据裂纹扩展速率和应力强度因子关系曲线，拟合得到了Paris公式中的材料参数为：
5结论
（1）为研究Q235钢焊接构件焊缝裂纹扩展行为，设计了疲劳裂纹扩展CT试样，开展了室温条件下的裂纹扩展试验研究，获得了焊缝材料的裂纹扩展a-N曲线；
（2）利用试验所测数据通过递增多项式法得到了裂纹扩展速率da/dN与应力强度因子∆K关系曲线，并拟合得到了Paris公式中的材料参数C=1.18×10-13，m=6.
参考文献：
[1] GB 9447-1988《焊接接头疲劳裂纹扩展速率试验方法》
[2]GB/T 4161-2007《金属材料平面应变断裂韧度KIC试验方法》
[3]褚武扬等 . 断裂韧性测试 [M ]. 北京 : 科学出版社，1979.
