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本文针对钛合金的裂纹扩展的研究对于工程结构的强度有较大的参考意义， 也对钛合金的发展前景有很大的促进作用。

1。2 钛合金在船舶领域的研究现状与前景

1。2。1 钛合金的现状

1。2。2 钛合金的前景

1。3 钛合金疲劳扩展行为研究

钛合金结构上宏观裂纹的存在是不可避免的，在冶金时夹杂其他物体或者加 工和装配环节混入了不必要的杂质以及疲劳载荷和工作环境导致等都是引起宏 观裂纹的原因，而宏观裂纹的存在会引起构件发生脆断。

工程中大量部件的破坏都是疲劳裂纹的扩展引起的。疲劳裂纹大小较小，存 在的位置比较隐蔽。部件发生疲劳破坏时，所受到的应力又远小于理论破坏应力， 结构发生疲劳破坏时并不会发生明显的塑形变形。结构因疲劳裂纹扩展而破坏的 过程具有隐蔽性。这种不可用肉眼探查注意到的威胁，严重威胁到了工程结构的 安全。为维护结构的安全性能，需要尽可能精准的测算出构件的剩余疲劳寿命， 而这也是对疲劳扩展行为研究中一个明确的目标方向。

随着科学的发展，人们对于疲劳理论的发展以及设计中对疲劳的预防研究在 不断的发展。

1。4 断裂力学

断裂力学是研究含裂纹物体的强度和裂纹扩展规律的科学。它萌芽于 20 世纪 20 年代。国际上发生了一系列重大的低应力脆断灾难性事故，促进了裂纹扩展方面的研究，并在 50 年代开始形成断裂力学。是钛合金疲劳裂纹扩展研究的 理论依据。文献综述

应力场和裂纹的扩展规律是断裂力学的主要研究方向，弹、塑性疲劳裂纹扩 展的理论知识是研究的发动机，而实验技术来是确保实验处在正确方向的航线 图。

断裂力学分为线弹性断裂力学以及弹塑性断裂力学。 裂纹尖端存在的应力集中现象导致裂纹尖端产生塑形区域，而当塑形区域达

到一定的大小时，它对于材料是否会产生裂纹的影响就不可忽略不计，基于塑形 区域的存在，线弹性的理论知识不再适用于裂纹尖端，因此引入弹塑性断裂力学 的理论来支持尖端的裂纹计算。

第二章 裂纹扩展速率基础理论

2。1 保载-疲劳裂纹扩展的概念

1972 年，保载—疲劳的概念首次被提出，保载-疲劳即在室温条件下，把一 定时间的保载加载在疲劳循环中，使结构或构件疲劳寿命减少的现象[2]。在工程 领域或者是科学研究的领域，钛合金的保载—疲劳都是人们关注的重点。对于深 海载人潜水器这种作业状态常年处于最大压力的保载状态下的器械，保载—疲劳 的属性就需要更加严苛的标准。

温度 T、微观结构、最大应力 σmax、应力比 R 、保载周期 thold、材料 氢含量等[3]都被认为是疲劳裂纹扩展速率的影响参数。本文针对不同保载周期对 疲劳裂纹扩展速率的影响进行了进一步的研究。

2。2 疲劳裂纹扩展的理论公式

Paris 公式又称疲劳裂纹扩展方程式，是研究断裂问题的最基本公式，描述 了疲劳裂纹的扩展的过程。