[發明專利]一種考慮缺陷尺寸效應的復合材料缺陷容限性能表征方法

有效

• 申請號: 201810476842.2
• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN108681641B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 熊峻江;萬傲霜
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F113/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種考慮缺陷尺寸效應的復合材料缺陷容限性能表征方法，該方法具體步驟如下：

步驟一、建立考慮缺陷尺寸效應的疲勞剩余強度曲面模型

單一缺陷尺寸下的疲勞剩余強度性能表示為

n＝C(s-S₀)^p[R₀-R(n)]^q (1)

式中，s為疲勞應力；R(n)為剩余強度；n為疲勞加載循環次數；S₀為疲勞極限，由試驗數據擬合得到；R₀為初始剩余強度；C、p和q為材料常數；

缺陷尺寸對復合材料的疲勞剩余強度性能有顯著影響，復合材料疲勞極限S₀、初始剩余強度R₀以及分散性σ會隨著缺陷尺寸的增大而降低，它們的之間關系能表示為

式中，d為缺陷尺寸；α₁、β₁、α₂、β₂、α₃和β₃為待定參數；由式(2)至式(4)看出：和σ₀分別為無缺陷復合材料的疲勞極限、初始剩余強度和子樣標準差；

將式(2)至式(4)代入式(1)，得到考慮缺陷尺寸效應的疲勞剩余強度模型：

步驟二、確定疲勞剩余強度曲面模型參數

根據定量方程隨機化方法，對第i個缺陷尺寸d_i下的復合材料疲勞剩余強度性能試驗數據進行擬合，得到式(1)中的待定常數C_i、p_i和q_i；再對估計的待定常數C_i、p_i和q_i進行歸一化處理，獲得適合任一缺陷尺寸的模型常數C、p和q，即

式中，m為缺陷尺寸的個數；

將歸一化的模型常數C、p和q代入式(1)，再對第i個缺陷尺寸d_i下的復合材料疲勞剩余強度性能試驗數據進行擬合，得到式(1)中的待定常數(S₀)_i、(R₀)_i和子樣標準差σ_i：

式中，n_ij、s_ij和R_ij為試驗數據，l_i為子樣大小；

對式(2)取對數，采用線性回歸方法，得到待定常數α₁和β₁：

式中，

同理，確定式(3)和式(4)中的待定常數α₂、β₂、α₃和β₃；

步驟三、建立考慮缺陷尺寸效應的疲勞剩余強度概率曲面模型

由于疲勞壽命服從對數正態分布，即

式中，U為服從正態分布N[0,σ²]的隨機變量；

將子樣標準差σ(即式(4))代入式(13)，并進行變換，得到指定可靠度P和置信度γ下，考慮缺陷尺寸效應的疲勞剩余強度概率曲面模型：

式中，為標準差修正系數，u_p為標準正態偏量，t_γ為t-分布偏量。