镍基单晶飞秒激光制造气膜孔疲劳断裂行为 航空学报    2026, 47 (5): 432400-432400.   DOI: 10.7527/S1000-6893.2025.32400

图 13 裂纹扩展的原位观察

正文中引用本图/表的段落

图13展示了典型的气膜孔处裂纹的萌生和扩展特征。一般而言，裂纹起源于孔边缺陷处，在约7万次循环后出现微裂纹，随后在82 358次孔边多源起裂，裂纹长度为100~300 μm，并逐渐出现汇合趋势（图13（b））。随着裂纹进一步扩展，裂纹扩展路径为沿着垂直于应力加载方向的Ⅰ型单个主裂纹（图13（c）），该裂纹长度扩展至约1.2 mm时试样撕裂破坏。气膜孔两侧常表现出非同时起裂多源裂纹的特征，此外，当孔左右两侧同时起裂时，它们会表现出相对稳定扩展特点；然而，当出现单侧主裂纹扩展时，试样呈现出类似偏心加载，裂纹扩展速率呈加速趋势，裂纹尖端应力迅速增加，导致试样在相对较少的循环后破裂。一旦孔两侧同时出现裂纹，剩余疲劳寿命约为总疲劳寿命的20%左右。

本文的其它图/表

• 图 1 试样尺寸和真实试样
  
• 表1 飞秒激光制孔工艺主要参数
  
• 表2 试验参数
  
• 图 2 高温疲劳裂纹扩展试验设备
  
• 图 3 仿真模型与边界条件
  
• 图 4 热膨胀系数
  
• 图 5 应力应变与应变能的关系
  
• 图 6 孔边对称裂纹的J^{\mathrm{e}\mathrm{p}}解
  
• 图 7 沿厚度方向的几何轮廓
  
• 图 8 气膜孔边缘微观结构特征
  
• 图 9 化学元素分布图
  
• 表3 ｛311｝晶面位置参数值
  
• 图 10 X射线衍射试验坐标系
  
• 图 11 熔融体喷射与小孔形成过程
  
• 图 12 孔边应力场云图
  
• 图 14 试样裂纹扩展特性
  
• 图 15 气膜孔几何特征变化和裂纹萌生
  
• 图 16 裂纹扩展参数计算
  
• 图 17 裂纹长度与J^{\mathrm{e}\mathrm{p}}的关系
  
• 图 18 气膜孔疲劳裂纹扩展率