[發明專利]一種多軸非比例載荷下平均剪應力計算方法

有效

• 申請號: 201810399200.7
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108959692B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 王英玉;馬笑笑;王文軒;姚衛星
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F119/14
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

1.一種多軸非比例載荷下平均剪應力計算方法，其特征在于，包括步驟如下：

(1)定義疲勞危險點O，并將其設為坐標原點；定義直角坐標系Oxyz；定義平面Δ；定義面Δ上的局部坐標系Ouv；

(2)輸入多軸應力加載歷程；

(3)對于給定的平面Δ，經過坐標轉換，將O點上的應力的空間矢量投影到所研究的面Δ內，得到在多軸非比例載荷下材料在面Δ上的剪應力矢量隨時間變化歷程；

(4)用離散的點描述上述材料在面Δ上剪應力矢量端在一個多軸非比例循環載荷下所描繪的跡線；

(5)將每一個離散的剪應力分別向材料平面上經過坐標原點且正交的局部坐標系Ouv進行投影；

(6)根據兩個坐標軸上投影長度的平均值確定剪應力跡線的圖形中心；

(7)計算坐標原點到上述圖形中心的距離，即為材料在該平面上剪應力均值；

所述(1)進一步包括：將疲勞危險點O取為坐標原點，并定義自然坐標系Oxyz；設待求面為Δ，面Δ與自然坐標系Oxyz的位置關系由θ表示：為面Δ的法線在x-y平面上的投影與x軸的夾角，θ為面Δ的法線與z軸的夾角；并定義面Δ上的局部坐標系Ouv；

所述(4)進一步包括：所述材料在面Δ剪應力矢量端的跡線為Ψ，由一系列離散的點所構成，其中剪應力τ_j＝τ(t_j)，0≤t_j≤T，t_j表示時間點，T為一個循環周期，j＝1，2…k，k數值越大，多邊形的形狀就越接近真實的曲線Ψ，這些離散點的坐標定義為：(τ_u(t_j)，τ_v(t_j))；

所述(5)進一步包括：將步驟(4)所述的離散點向面Δ上的局部坐標系Ouv上投影，投影的值即為該點的坐標(τ_u(t_j)，τ_v(t_j))，局部坐標系Ouv上的u，v軸的方向向量定義為：

則剪應力在u與v方向的投影τ_u(t_j)，τ_v(t_j)分別為：

τ_u(t_j)＝u·τ＝u·[σ(t_j)?n-(n·σ(t_j)·n)n]＝u·σ(t_j)·n

τ_v(t_j)＝v·τ＝v·[σ(t_j)·n-(n·σ(t_j)·n)n]＝v·σ(t_j)·n；

式中，τ為面Δ內的剪應力向量，n為面Δ的單位法向向量；

所述(6)進一步包括：定義剪應力跡線的圖形中心為跡線Ψ上所有離散點分別在u，v方向投影的平均值，即，剪應力中心點的坐標為：

所述(7)進一步包括：定義平均剪應力大小為從點O到中心C的向量值，即：