CN102645365A - 一种确定有效应力强度因子范围的方法 - Google Patents

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Abstract

一种确定有效应力强度因子范围的方法，步骤为：一，根据标准加工试样，完成疲劳裂纹扩展试验，将不同应力比下的疲劳裂纹扩展曲线绘制在双对数坐标（lg(da/dN)-lg△K）中；二，确定最大应力比下lg(da/dN)-lg△K直线部分的中部点对应的（da/dN），其值作为（da/dN）base；三，确定不同应力比曲线上（da/dN）base对应的△K，根据不同应力比下的（lg(da/dN)-lg△K）确定出△K；四，依次确定较低应力比和最大应力比0.7曲线对应于（da/dN）base的△K之间的差值△K ce；五，建立不同应力下的△K ce和应力比的关系公式；六，确定不同应力比下的△K和应力比R之间的关系，确定更高应力比下的△K；七，有效应力强度因子范围的确定，方法简单，精度高，适用范围广。

Description

一种确定有效应力强度因子范围的方法
技术领域
本发明涉及材料疲劳裂纹扩展性能确定技术领域，具体涉及一种确定有效应力强度因子范围的方法，主要应用于确定材料疲劳裂纹扩展性能参数。
背景技术
套管钻井即使是21世纪最有创新性的钻井技术之一，由于套管改变了传统的使用方法，同时具备固井和钻井的功能，对其疲劳性能提出了更高的要求。尽管自从Paris发现疲劳裂纹扩展曲线在双对数坐标中呈一直线，Paris公式中的两个参数C和m就在工程上得到了广泛的重视和应用。但事实上很多人都通过试验发现随着应力比的增加，疲劳裂纹扩展曲线发生左移，即Paris参数C并非材料常数，而是受到应力比的显著影响。据此，有研究者建立了如下公式：
Figure 2012101554119100002DEST_PATH_IMAGE001
                                               
式中：da/dt 为裂纹扩展速率（m/cycle），△K eff为有效应力强度因子范围(MPa·m1/2)；C eff和m eff是材料常数。
C eff和m eff作为材料常数能够很方便的用于工程设计中，不受其它外在因素的影响。为了获得材料常数C eff和m eff. 通常需要首先确定△K eff， 但确定△K eff很麻烦，因为影响的因素很多，包括材料的塑性，材料容易受氧化的程度等等。
尽管根据公式（2）可以计算出△K eff：
△K eff＝U△K                                                (2)
式中：U为闭合效应系数，△K为标称应力强度因子范围。
但U的确定本身就很麻烦，需要专用的设备。尽管有的文献利用特殊方法获得某些材料闭合效应系数的计算公式，但不同材料特性千差万别，计算误差较大。
采用本发明的方法能够确定△K eff，具有方法简单，不需要添加设备，精度高，适用范围广等特点。从而增加了工程设计的精确度和方便性，在降低疲劳失效事故率方面具有重要的意义。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种确定有效应力强度因子范围的方法，具有方法简单，不需要添加设备，精度高，适用范围广的特点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种确定有效应力强度因子范围的方法，包括如下步骤：
第一，根据标准加工试样，采用紧凑拉伸试样，试样厚度B＝4.8mm，宽度W＝30mm，切口采用线切割方式加工，预裂长度为2mm，利用PLD-100型液压伺服疲劳试验机，裂纹长度由微机辅助电位法监测，电位函数由边界元法计算给出，试验温度为室温，频率为10Hz，加载波形为正弦波型，载荷为1.4KN，试验应力比R＝P min/P max，将不同应力比下的疲劳裂纹扩展曲线绘制在双对数坐标（lg(da/dN)-lg△K）中；
其中，da/dN为疲劳裂纹扩展速率；△K为应力强度因子范围；P min为最小载荷；P max为最大载荷；
第二，确定最大应力比下lg(da/dN)-lg△K直线部分的中部点对应的（da/dN）其值作为（da/dN）base，其中（da/dN）base为基准裂纹扩展速率；
第三，确定不同应力比曲线上（da/dN）base 对应的△K，根据不同应力比下的（lg(da/dN)-lg△K）可确定出对应于（da/dN）base的△K；
第四，依次确定较低应力比和最大应力比0.7曲线对应于（da/dN）base 的△K之间的差值，作为因闭合效应引起的应力强度因子范围的降低值；
第五，建立不同应力下的△K ce和应力比的关系公式，绘制不同应力比下的裂纹扩展曲线曲线会发现，会发现应力比R和△K ce对数关系，采用最小二乘法即可得到如下公式：△K ce＝f（R）；
其中，△K ce为由闭合效应引起的应力强度因子范围降低的值；
第六，确定不同应力比下的△K和应力比R之间的关系，并确定更高应力比下的△K；
建立lg（△K R/△K 最大应力比）和R之间的关系式；
其中R为应力比，△K R为应比比R对应的△K；△K 最大应力比为最大应比对应的△K，最大应力比是指可以忽略掉的裂纹闭合效应所对应的应力比；
第七，有效应力强度因子范围的确定，
Figure 68185DEST_PATH_IMAGE002
其中，△K eff为有效应力强度因子范围(MPa·m1/2)；△K 最大应力比为最大应比对应的△K，最大应力比是指可以忽略掉的裂纹闭合效应所对应的应力比；
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，采用本发明能实现简单、方便、准确、低成本下获得材料有效应力强度因子范围值；具有方法简单，不需要添加设备，精度高，适用范围广的特点；使用本方法确定有效应力强度因子，增加了工程设计的精确度和方便性，在降低疲劳失效事故率方面具有重要的意义。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例一
对于一种珠光体-铁素体的套管钻井钢，获得有效应力强度因子范围的方法，包括有如下步骤：
第一，根据标准加工试样，采用紧凑拉伸试样，试样厚度B＝4.8mm，宽度W＝30mm，切口采用线切割方式加工，预裂长度为2mm，利用PLD-100型液压伺服疲劳试验机，裂纹长度由微机辅助电位法监测，电位函数由边界元法计算给出，试验温度为室温，频率为10Hz，加载波形为正弦波型，载荷为1.4KN，试验应力比R＝P min/P max，分别为：0.1、0.3、0.5、0.7，将不同应力比下的疲劳裂纹扩展曲线绘制在双对数坐标（lg(da/dN)-lg△K）中；
其中，P min为最小载荷，P max为最大载荷；da/dN为疲劳裂纹扩展速率；△K为应力强度因子范围；
第二，确定最大应力比0.7下lg(da/dN)-lg△K直线部分的中点对应的（da/dN）其值为5.27×10-8作为（da/dN）base，其中（da/dN）base为基准裂纹扩展速率；
第三，确定不同应力比曲线上（da/dN）base 对应的△K，根据不同应力比下的（lg(da/dN)-lg△K）可确定出对应于（da/dN）base的△K，不同应力比0.7, 0.5, 0.3, 0.1 对应的△K分别为：18.03 MPam1/2, 19.20 MPam1/2, 21.18 MPam1/2, 24.14 MPam1/2；
第四，依次确定应力比0.1, 0.3, 0.5和应力比0.7曲线对应于（da/dN）base 的△K之间的差值，作为因闭合效应引起的应力强度因子范围的降低值，记作△K ce，△K ce 0.1-0.7，△K ce 0.3-0.7，△K ce 0.5-0.7分别为6.11 MPa·m1/2；3.15MPa·m1/2；1.17MPa·m1/2；
第五，建立不同应力下的△K ce和应力比的关系公式，
通过绘制曲线并分析，发现应力比与△K ce满足对数关系
△Kce = -3.0097Ln(R) - 0.7366
其中，△K ce为由闭合效应引起的应力强度因子范围降低的值；
由上式可计算出应力0.7对应的△K ce 0.7为0.34 MPa·m1/2，根据0.34 MPa·m1/2和第三步中18.32 MPa·m1/2, 可知应力比0.9对应的△K为17.69MPa·m1/2；
第六，确定不同应力比下的△K和应力比R之间的关系，并确定更高应力比下的△K；
建立lg（△K R/△K 最大应力比）和R之间的关系式：
应力比大于0.9则裂纹闭合效应很小，可忽略不计，以应力比为0.9对应的闭合效应1计算：
则：
lg（△K R0.1/△K  R0.9）= lg（24.14/17.69）=0.1350
lg（△K R0.3/△K  R0.9）= lg（21.18/17.69）=0.0781
lg（△K R0.5/△K R0.9）= lg（19.20/17.69）=0.0355
lg（△K R0.7/△K R0.9）= lg（18.03/17.69）=0.0083
发现：不同应力下的△K和应力比0.9对应的△K比值的对数与R具有相关性，通过最小二乘法进行拟合，获得下式：
lg（△K R/△K 0.9）＝0.1844R 2 - 0.359R + 0.1691
△K R为应比R对应的△K；△K 0.9为应力比0.9R对应的△K；
第七，有效应力强度因子范围的确定，
Figure 2012101554119100002DEST_PATH_IMAGE003
其中，△K eff为有效应力强度因子范围(MPa·m1/2)
该方法实现了通过珠光体-铁素体套管钻井钢不同应力比下的疲劳裂纹扩展曲线确定珠光体-铁素体钢在任意应力比下不同裂纹扩展长度处的有效应力强度因子范围值，使用方便，效果良好，所有应力比下的Paris区数据一起进行线性拟合，偏差为0.05335，线性相关系数为0.9959。
实施例二
对于一种铁素体-贝氏体-马氏体套管钻井钢，获得有效应力强度因子范围的方法，包括有如下步骤：
第一，根据标准加工试样，采用紧凑拉伸试样，试样厚度B＝4.8mm，宽度W＝30mm，切口采用线切割方式加工，预裂长度为2mm，利用PLD-100型液压伺服疲劳试验机，裂纹长度由微机辅助电位法监测，电位函数由边界元法计算给出，试验温度为室温，频率为10Hz，加载波形为正弦波型，载荷为1.4KN，试验应力比R＝P min/P max，分别为：0.1、0.3、0.5、0.7，将不同应力比下的疲劳裂纹扩展曲线绘制在双对数坐标（（lg(da/dN)-lg△K）中；
其中，P min为最小载荷，P max为最大载荷；da/dN为疲劳裂纹扩展速率；△K为应力强度因子范围；
第二，确定最大应力比0.7下lg(da/dN)-lg△K直线部分的中部对应的（da/dN）其值为3.84×10-8作为（da/dN）base，其中（da/dN）base为基准裂纹扩展速率；
第三，确定不同应力比曲线上（da/dN）base 对应的△K，根据不同应力比下的（lg(da/dN)-lg△K）可确定出对应于（da/dN）base的△K，不同应力比0.7, 0.5, 0.3, 0.1 对应的△K分别为：17.43 MPam1/2, 18.12 MPam1/2, 19.40 MPam1/2, 21.12 MPam1/2；
第四，依次确定应力比0.1, 0.3, 0.5和应力比0.7曲线对应于（da/dN）base 的△K之间的差值，作为因闭合效应引起的应力强度因子范围的降低值，记作△K ce，△K ce 0.1-0.7，△K ce 0.3-0.7，△K ce 0.5-0.7分别为3.69 MPa·m1/2；1.97MPa·m1/2；0.69MPa·m1/2；
第五，建立不同应力下的△K ce和应力比的关系公式，
通过绘制曲线并分析，发现应力比与△K ce满足对数关系
△Kce = -1.8165Ln(R) - 0.4263
其中，△K ce为由闭合效应引起的应力强度因子范围降低的值；
由上式可计算出应力0.7对应的△K ce 0.7为0.22 MPa·m1/2，根据0.22 MPa·m1/2和第三步中17.43 MPa·m1/2, 可知应力比0.9对应的△K为 17.219MPa·m1/2；
第六，确定不同应力比下的△K和应力比R之间的关系，并确定更高应力比下的△K；
建立lg（△K R/△K 最大应力比）和R之间的关系式：
应力比大于0.9则裂纹闭合效应很小，可忽略不计，以应力比为0.9对应的闭合效应1计算：
则：
lg（△K R0.1/△K  R0.9）= lg（21.12/17.21）=0.1350
lg（△K R0.3/△K  R0.9）= lg（19.40/17.21）=0.0781
lg（△K R0.5/△K R0.9）= lg（18.12/17.21）=0.0355
lg（△K R0.7/△K R0.9）= lg（17.43/17.21）=0.0083
发现：不同应力下的△K和应力比0.9对应的△K比值的对数与R具有相关性，通过最小二乘法进行拟合，获得下式：
lg（△K R/△K 0.9）＝0.1252R2 - 0.2401R + 0.1119
第七，有效应力强度因子范围的确定，
Figure 589296DEST_PATH_IMAGE004
△K R为应比R对应的△K；△K 0.9为应力比0.9R对应的△K；
该方法实现了通过铁素体-贝氏体-马氏体钢不同应力比下的疲劳裂纹扩展曲线确定珠铁素体-贝氏体-马氏体钢在任意应力比下不同裂纹扩展长度处的有效应力强度因子范围值，使用方便，效果良好，所有应力比下的Paris区数据一起进行线性拟合，偏差为0.0596，线性相关系数为0.9949。
实施例三
对于一种完全回火马氏体套管钻井钢，获得有效应力强度因子范围的方法，包括有如下步骤：
第一，根据标准加工试样，采用紧凑拉伸试样，试样厚度B＝4.8mm，宽度W＝30mm，切口采用线切割方式加工，预裂长度为2mm，利用PLD-100型液压伺服疲劳试验机，裂纹长度由微机辅助电位法监测，电位函数由边界元法计算给出，试验温度为室温，频率为10Hz，加载波形为正弦波型，载荷为1.4KN，试验应力比R＝P min/P max，分别为：0.1、0.3、0.5、0.7，将不同应力比下的疲劳裂纹扩展曲线绘制在双对数坐标（lg(da/dN)-lg△K）中；
上式中，P min为最小载荷，P max为最大载荷；da/dN为疲劳裂纹扩展速率；△K为应力强度因子范围；
第二，确定最大应力比0.7下lg(da/dN)-lg△K直线部分的中点对应的（da/dN）其值为1.42×10-7 作为（da/dN）base，其中（da/dN）base为基准裂纹扩展速率；
第三，确定不同应力比曲线上（da/dN）base 对应的△K，根据不同应力比下的（lg(da/dN)-lg△K）确定出对应于（da/dN）base的△K，不同应力比0.7, 0.5, 0.3, 0.1 对应的△K分别为：22.39 MPam1/2, 23.97 MPam1/2, 26.47 MPam1/2, 30.51 MPam1/2；
第四，依次确定应力比0.1, 0.3, 0.5和应力比0.7曲线对应于（da/dN）base 的△K之间的差值，作为因闭合效应引起的应力强度因子范围的降低值，记作△K ce，△K ce 0.1-0.7，△K ce 0.3-0.7，△K ce 0.5-0.7分别为8.13 MPa·m1/2；4.08MPa·m1/2；1.58MPa·m1/2；
第五，建立不同应力下的△K ce和应力比的关系公式，
通过绘制曲线并分析，发现应力比与△K ce满足对数关系
 △K ce = -4.0088Ln(R) - 1.0152
其中，△K ce为由闭合效应引起的应力强度因子范围降低的值；
由上式可计算出应力0.7对应的△K ce 0.7为0.41 MPa·m1/2，根据0.41 MPa·m1/2和第三步中22.39 MPa·m1/2, 可知应力比0.9对应的△K为21.98MPa·m1/2；
第六，确定不同应力比下的△K和应力比R之间的关系，并确定更高应力比下的△K；
建立lg（△K R/△K 最大应力比）和R之间的关系式：
应力比大于0.9则裂纹闭合效应很小，可忽略不计，以应力比为0.9对应的闭合效应1计算：
则：
lg（△K R0.1/△K  R0.9）= lg（30.51/21.98）=0.1424
lg（△K R0.3/△K  R0.9）= lg（26.47/21.98）=0.0873
lg（△K R0.5/△K R0.9）= lg（23.97/21.98）=0.0376
lg（△K R0.7/△K R0.9）= lg（22.39/21.98）=0.0080
发现：不同应力下的△K和应力比0.9对应的△K比值的对数与R具有相关性。通过最小二乘法进行拟合，获得下式：
lg（△K R/△K 0.9）＝0.2005R 2 - 0.3835R + 0.1785
△K R为应比R对应的△K；△K 0.9为应力比0.9R对应的△K；
第七，有效应力强度因子范围的确定
Figure 2012101554119100002DEST_PATH_IMAGE005
其中，△K eff为有效应力强度因子范围(MPa·m1/2)，
该方法实现了通过回火马氏体钢不同应力比下的疲劳裂纹扩展曲线确定回火马氏体钢在任意应力比下不同裂纹扩展长度处的有效应力强度因子范围值，使用方便，效果良好，所有应力比下的Paris区数据一起进行线性拟合，偏差为0.03976，线性相关系数为0.9974。

Claims (4)

1.一种确定有效应力强度因子范围的方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一，根据标准加工试样，采用紧凑拉伸试样，试样厚度B＝4.8mm，宽度W＝30mm，切口采用线切割方式加工，预裂长度为2mm，利用PLD-100型液压伺服疲劳试验机，裂纹长度由微机辅助电位法监测，电位函数由边界元法计算给出，试验温度为室温，频率为10Hz，加载波形为正弦波型，载荷为1.4KN，试验应力比R＝P min/P max，将不同应力比下的疲劳裂纹扩展曲线绘制在双对数坐标（lg(da/dN)-lg△K）中；
其中，da/dN为疲劳裂纹扩展速率；△K为应力强度因子范围；P min为最小载荷；P max为最大载荷；
第二，确定最大应力比下lg(da/dN)-lg△K直线部分的中部点对应的（da/dN）其值作为（da/dN）base，其中（da/dN）base为基准裂纹扩展速率；
第三，确定不同应力比曲线上（da/dN）base 对应的△K，根据不同应力比下的（lg(da/dN)-lg△K）可确定出（da/dN）base 对应的△K；
第四，依次确定较低应力比和最大应力比0.7曲线对应于（da/dN）base 的△K之间的差值△K ce，作为由闭合效应引起的应力强度因子范围的降低值；
第五，建立不同应力下的△K ce和应力比的关系公式，绘制不同应力比下的裂纹扩展曲线曲线会发现，会发现应力比R和△K ce对数关系，采用最小二乘法即可得到如下公式：△K ce＝f（R）；
其中，△K ce为由闭合效应引起的应力强度因子范围降低的值；
第六，确定不同应力比下的△K和应力比R之间的关系，并确定更高应力比下的△K；
建立lg（△K R/△K 最大应力比）和R之间的关系式：
lg（△K R/△K 最大应力比）=f(R)
其中R为应力比，△K R为应比R对应的△K；△K 最大应力比为最大应比对应的△K，最大应力比是指可以忽略掉的裂纹闭合效应所对应的应力比；
第七，有效应力强度因子范围的确定，
Figure 2012101554119100001DEST_PATH_IMAGE001
其中，△K eff为有效应力强度因子范围(MPa·m1/2)；△K 最大应力比为最大应比对应的△K，最大应力比是指可以忽略掉的裂纹闭合效应所对应的应力比。
2.根据权利要求1所述的一种确定有效应力强度因子范围的方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一，根据标准加工试样，采用紧凑拉伸试样，试样厚度B＝4.8mm，宽度W＝30mm，切口采用线切割方式加工，预裂长度为2mm，利用PLD-100型液压伺服疲劳试验机，裂纹长度由微机辅助电位法监测，电位函数由边界元法计算给出，试验温度为室温，频率为10Hz，加载波形为正弦波型，载荷为1.4KN，试验应力比R＝P min/P max，分别为：0.1、0.3、0.5、0.7，将不同应力比下的疲劳裂纹扩展曲线绘制在双对数坐标（lg(da/dN)-lg△K）中；
其中，P min为最小载荷，P max为最大载荷；da/dN为疲劳裂纹扩展速率；△K为应力强度因子范围；
第二，确定最大应力比0.7下lg(da/dN)-lg△K直线部分的中点对应的（da/dN）其值为5.27×10-8作为（da/dN）base，其中（da/dN）base为基准裂纹扩展速率；
第三，确定不同应力比曲线上（da/dN）base 对应的△K，根据不同应力比下的（lg(da/dN)-lg△K）可确定出对应于（da/dN）base的△K，不同应力比0.7, 0.5, 0.3, 0.1 对应的△K分别为：18.03 MPam1/2, 19.20 MPam1/2, 21.18 MPam1/2, 24.14 MPam1/2；
第四，依次确定应力比0.1, 0.3, 0.5和应力比0.7曲线对应于（da/dN）base 的△K之间的差值△K ce，作为因闭合效应引起的应力强度因子范围的降低值，记作△K ce，△K ce 0.1-0.7，△K ce 0.3-0.7，△K ce 0.5-0.7分别为6.11 MPa·m1/2；3.15MPa·m1/2；1.17MPa·m1/2；
第五，建立不同应力下的△K ce和应力比的关系公式，
通过绘制曲线并分析，发现应力比与△K ce 满足对数关系
△Kce = -3.0097Ln(R) - 0.7366
其中，△K ce为由闭合效应引起的应力强度因子范围降低的值；
由上式可计算出应力0.7对应的△K ce 0.7为0.34 MPa·m1/2，根据0.34 MPa·m1/2和第三步中18.32 MPa·m1/2, 可知应力比0.9对应的△K为17.69MPa·m1/2；
第六，确定不同应力比下的△K和应力比R之间的关系，并确定更高应力比下的△K；
建立lg（△K R/△K 最大应力比）和R之间的关系式：
应力比大于0.9则裂纹闭合效应很小，可忽略不计，以应力比为0.9对应的闭合效应1计算：
则：
lg（△K R0.1/△K  R0.9）= lg（24.14/17.69）=0.1350
lg（△K R0.3/△K  R0.9）= lg（21.18/17.69）=0.0781
lg（△K R0.5/△K R0.9）= lg（19.20/17.69）=0.0355
lg（△K R0.7/△K R0.9）= lg（18.03/17.69）=0.0083
发现：不同应力下的△K和应力比0.9对应的△K比值的对数与R具有相关性，通过最小二乘法进行拟合，获得下式：
lg（△K R/△K 0.9）＝0.1844R 2 - 0.359R + 0.1691
△K R为应比R对应的△K；△K 0.9为应力比0.9R对应的△K；
第七，有效应力强度因子范围的确定，
Figure 387352DEST_PATH_IMAGE002
其中，△K eff为有效应力强度因子范围(MPa·m1/2)；△K 最大应力比为最大应比对应的△K，最大应力比是指可以忽略掉的裂纹闭合效应所对应的应力比；
该方法实现了通过珠光体-铁素体套管钻井钢不同应力比下的疲劳裂纹扩展曲线确定珠光体-铁素体钢在任意应力比下不同裂纹扩展长度处的有效应力强度因子范围值，所有应力比下的Paris区数据一起进行线性拟合，偏差为0.05335，线性相关系数为0.9959。
3.根据权利要求1所述的一种确定有效应力强度因子范围的方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一，根据标准加工试样，采用紧凑拉伸试样，试样厚度B＝4.8mm，宽度W＝30mm，切口采用线切割方式加工，预裂长度为2mm，利用PLD-100型液压伺服疲劳试验机，裂纹长度由微机辅助电位法监测，电位函数由边界元法计算给出，试验温度为室温，频率为10Hz，加载波形为正弦波型，载荷为1.4KN，试验应力比R＝P min/P max，分别为：0.1、0.3、0.5、0.7，将不同应力比下的疲劳裂纹扩展曲线绘制在双对数坐标（（lg(da/dN)-lg△K）中；
其中，P min为最小载荷，P max为最大载荷；da/dN为疲劳裂纹扩展速率；△K为应力强度因子范围；
第二，确定最大应力比0.7下lg(da/dN)-lg△K直线部分的中部对应的（da/dN）其值为3.84×10-8作为（da/dN）base，其中（da/dN）base为基准裂纹扩展速率；
第三，确定不同应力比曲线上（da/dN）base 对应的△K，根据不同应力比下的（lg(da/dN)-lg△K）可确定出对应于（da/dN）base的△K，不同应力比0.7, 0.5, 0.3, 0.1 对应的△K分别为：17.43 MPam1/2, 18.12 MPam1/2, 19.40 MPam1/2, 21.12 MPam1/2；
第四，依次确定应力比0.1, 0.3, 0.5和应力比0.7曲线对应于（da/dN）base 的△K之间的差值，作为因闭合效应引起的应力强度因子范围的降低值，记作△K ce，△K ce 0.1-0.7，△K ce 0.3-0.7，△K ce 0.5-0.7分别为3.69 MPa·m1/2；1.97MPa·m1/2；0.69MPa·m1/2；
第五，建立不同应力下的△K ce和应力比的关系公式，
通过绘制曲线并分析，发现应力比与△K ce 满足对数关系
△Kce = -1.8165Ln(R) - 0.4263
其中，△K ce为由闭合效应引起的应力强度因子范围降低的值；
由上式可计算出应力0.7对应的△K ce 0.7为0.22 MPa·m1/2，根据0.22 MPa·m1/2和第三步中17.43 MPa·m1/2, 可知应力比0.9对应的△K为 17.219MPa·m1/2；
第六，确定不同应力比下的△K和应力比R之间的关系，并确定更高应力比下的△K；
建立lg（△K R/△K 最大应力比）和R之间的关系式：
应力比大于0.9则裂纹闭合效应很小，可忽略不计，以应力比为0.9对应的闭合效应1计算：
则：
lg（△K R0.1/△K  R0.9）= lg（21.12/17.21）=0.1350
lg（△K R0.3/△K  R0.9）= lg（19.40/17.21）=0.0781
lg（△K R0.5/△K R0.9）= lg（18.12/17.21）=0.0355
lg（△K R0.7/△K R0.9）= lg（17.43/17.21）=0.0083
发现：不同应力下的△K和应力比0.9对应的△K比值的对数与R具有相关性，通过最小二乘法进行拟合，获得下式：
lg（△K R/△K 0.9）＝0.1252R 2 - 0.2401R + 0.1119
△K R为应比R对应的△K；△K 0.9为应力比0.9R对应的△K；
第七，有效应力强度因子范围的确定，
Figure 2012101554119100001DEST_PATH_IMAGE003
其中，△K eff为有效应力强度因子范围(MPa·m1/2)；
该方法实现了通过铁素体-贝氏体-马氏体钢不同应力比下的疲劳裂纹扩展曲线确定珠铁素体-贝氏体-马氏体钢在任意应力比下不同裂纹扩展长度处的有效应力强度因子范围值，所有应力比下的Paris区数据一起进行线性拟合，偏差为0.0596，线性相关系数为0.9949。
4.根据权利要求1所述的一种确定有效应力强度因子范围的方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一，根据标准加工试样，采用紧凑拉伸试样，试样厚度B＝4.8mm，宽度W＝30mm，切口采用线切割方式加工，预裂长度为2mm，利用PLD-100型液压伺服疲劳试验机，裂纹长度由微机辅助电位法监测，电位函数由边界元法计算给出，试验温度为室温，频率为10Hz，加载波形为正弦波型，载荷为1.4KN，试验应力比R＝P min/P max，分别为：0.1、0.3、0.5、0.7，将不同应力比下的疲劳裂纹扩展曲线绘制在双对数坐标（lg(da/dN)-lg△K）中；
其中，P min为最小载荷，P max为最大载荷；da/dN为疲劳裂纹扩展速率；△K为应力强度因子范围；
第二，确定最大应力比0.7下lg(da/dN)-lg△K直线部分的中点对应的（da/dN）其值为1.42×10-7 作为（da/dN）base，其中（da/dN）base为基准裂纹扩展速率；
第三，确定不同应力比曲线上（da/dN）base 对应的△K，根据不同应力比下的（lg(da/dN)-lg△K）确定出对应于（da/dN）base的△K，不同应力比0.7, 0.5, 0.3, 0.1 对应的△K分别为：22.39 MPam1/2, 23.97 MPam1/2, 26.47 MPam1/2, 30.51 MPam1/2；
第四，依次确定应力比0.1, 0.3, 0.5和应力比0.7曲线对应于（da/dN）base 的△K之间的差值，作为因闭合效应引起的应力强度因子范围的降低值，记作△K ce，△K ce 0.1-0.7，△K ce 0.3-0.7，△K ce 0.5-0.7分别为8.13 MPa·m1/2；4.08MPa·m1/2；1.58MPa·m1/2；
第五，建立不同应力下的△K ce和应力比的关系公式，
通过绘制曲线并分析，发现应力比与△K ce 满足对数关系
 △K ce = -4.0088Ln(R) - 1.0152
其中，△K ce为由闭合效应引起的应力强度因子范围降低的值；
由上式计算出应力0.7对应的△K ce 0.7为0.41 MPa·m1/2，根据0.41 MPa·m1/2和第三步中22.39 MPa·m1/2, 可知应力比0.9对应的△K为21.98MPa·m1/2；
第六，确定不同应力比下的△K和应力比R之间的关系，并确定更高应力比下的△K；
建立lg（△K R/△K 最大应力比）和R之间的关系式：
应力比大于0.9则裂纹闭合效应很小，可忽略不计，以应力比为0.9对应的闭合效应1计算：
则：
lg（△K R0.1/△K  R0.9）= lg（30.51/21.98）=0.1424
lg（△K R0.3/△K  R0.9）= lg（26.47/21.98）=0.0873
lg（△K R0.5/△K R0.9）= lg（23.97/21.98）=0.0376
lg（△K R0.7/△K R0.9）= lg（22.39/21.98）=0.0080
发现：不同应力下的△K和应力比0.9对应的△K比值的对数与R具有相关性，通过最小二乘法进行拟合，获得下式：
lg（△K R/△K 0.9）＝0.2005R 2 - 0.3835R + 0.1785
△K R为应比R对应的△K；△K 0.9为应力比0.9R对应的△K；
第七，有效应力强度因子范围的确定
其中，△K eff为有效应力强度因子范围(MPa·m1/2)，
该方法实现了通过回火马氏体钢不同应力比下的疲劳裂纹扩展曲线确定回火马氏体钢在任意应力比下不同裂纹扩展长度处的有效应力强度因子范围值，所有应力比下的Paris区数据一起进行线性拟合，偏差为0.03976，线性相关系数为0.9974。
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