Paris 定律

物理化学作用机制

每次载荷循环时，裂纹尖端都会形成一个小塑性区。裂纹张开和闭合，并以此方式向前扩展微小距离。Paris法则用以下公式描述这一过程：da/dN = C * (ΔK)^m。ΔK是最大和最小应力强度因子之差。在双对数坐标图中显示为一条直线。斜率m在钢中通常介于2和4之间。低于门槛值ΔK_th时，裂纹实际上不扩展。

焊接中的冶金学意义与风险

焊缝几乎总是包含小缺陷：气孔、夹渣、未熔合。这些缺陷的作用如同初始裂纹。此外，焊接残余应力产生拉应力，使裂纹保持张开。因此门槛值ΔK_th降低，裂纹扩展更早开始。焊缝处的缺口效应增大局部应力，从而增大ΔK。如果忽略扩展，一个小缺陷可能变为临界裂纹并突然导致断裂。

车间实践与操作指南

用无损检测确定初始裂纹尺寸：超声波（UT）或磁粉（MT）。通过应力分析或表格估算ΔK。从初始裂纹尺寸到临界裂纹尺寸积分da/dN计算寿命。钢的典型门槛值：ΔK_th ≈ 5–6 MPa√m（在R = 0.1时）。如果ΔK低于门槛值，裂纹不扩展。通过减小应力幅、改善焊缝几何形状（打磨焊趾过渡、TIG后处理）和压应力（例如锤击法）来降低ΔK。根据计算确定检验周期，不能随意。周期必须短于可识别裂纹扩展到临界尺寸的时间。材料常数：对于结构钢，m ≈ 3，C取决于单位，在10^-11到10^-13范围内（当da/dN以m/循环为单位，ΔK以MPa√m为单位时）。仅使用经过验证的来源的数据。