依托凯尔测控M-6000设备，共解高温合金疲劳裂纹扩展难题

    本文针对航空航天热端部件关键材料GH4169镍基高温合金，在高温（650℃）与过载耦合作用下的疲劳裂纹扩展行为展开系统研究。作者采用基于双棱镜的单镜头三维数字图像相关系统，结合凯尔测控的高精度电磁式动态力学试验系统，开发了一种新的图像与疲劳载荷同步匹配方法，并提出一种结合增量多项式与割线法的混合策略，显著提高了疲劳裂纹扩展速率的计算精度。通过引入裂纹张开比这一新参数，系统分析了不同应力比（R=0.1与R=0.5）下裂纹闭合效应的变化规律。

     研究结果表明，在较低应力比（R=0.1）条件下，疲劳裂纹扩展速率更高，且过载引起的延迟效应更为显著；裂纹闭合效应在R=0.1时明显存在，而在R=0.5时几乎消失。此外，单峰过载施加后，裂纹闭合效应在初始阶段被显著抑制，但随着裂纹穿过过载诱导的塑性区，其影响逐渐恢复至过载前水平。

    展示了本研究所采用的高温疲劳测试系统整体布局，凯尔测控的电磁式动态力学试验系统为核心加载设备，配合定制高温炉及双棱镜单镜头三维数字图像采集装置，构建了完整的高温疲劳测试平台。该系统在650℃高温环境下实现了疲劳加载与全场变形测量的精确同步，为研究高温下裂纹扩展行为提供了可靠的实验基础。

    显示的是通过BSL 3D DIC系统获取的紧凑拉伸试样图像，试样表面喷涂了耐高温哑光白漆以形成随机散斑，这一处理确保了在凯尔测控试验机进行精确载荷控制的同时，能够获得高质量的DIC分析数据。

     分别给出了在应力比R=0.1和R=0.5下，通过凯尔测控系统实现的恒定幅值加载与单峰过载（过载比为1.7）条件下的循环载荷谱。载荷控制的精确性和稳定性为研究不同载荷历史对裂纹扩展的影响提供了可靠保障。

     通过对比相邻三个测量周期在最大载荷下的裂纹路径图像，展示了裂纹位置的识别过程。中间图像为当前周期裂纹形貌，上下分别为前后周期的裂纹形态，通过比较可准确定位裂纹，为后续虚拟位移引伸计的布置提供依据。

     本研究通过凯尔测控电磁式动态力学试验系统，深入揭示了GH4169镍基高温合金在650℃高温条件下，不同应力比与单峰过载对其疲劳裂纹扩展行为的影响规律。实验数据的可靠性和精确性为理解镍基高温合金在服役条件下的疲劳损伤机制提供了重要的技术支撑。