[發明專利]一種基于超聲定量數據的關鍵件疲勞壽命的定壽方法在審
| 申請號： | 201810632014.3 | 申請日： | 2018-06-19 |
| 公開（公告）號： | CN108828069A | 公開（公告）日： | 2018-11-16 |
| 發明（設計）人： | 關雪飛 | 申請（專利權）人： | 北京領示科技有限公司 |
| 主分類號： | G01N29/04 | 分類號： | G01N29/04 |
| 代理公司： | 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241 | 代理人： | 李鵬 |
| 地址： | 100089 北京市海*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 關鍵件 超聲 定量數據 裂紋擴展模型 疲勞壽命 剩余壽命 波幅 側邊孔 平底孔 定壽 超聲無損檢測設備 裂紋擴展曲線 裂紋擴展壽命 應力強度因子 安全系數 長期穩定 斷裂力學 結合材料 裂紋擴展 曲線確定 缺陷位置 設備設施 循環載荷 橢圓 比對 掃查 修正 驅動 分析 | ||
1.一種基于超聲定量數據的關鍵件疲勞壽命的定壽方法，其特征在于：包括以下步驟：
S1.缺陷篩查：利用超聲無損檢測設備對被測關鍵件進行掃查，確定被測關鍵件的缺陷位置，并記錄缺陷位置和對應的超聲回波幅值信息；
S2缺陷定量：比對相同距離不同直徑平底孔或側邊孔的回波幅值，得到當量平底孔或側邊孔直徑；
S3.初始裂紋長度轉換：根據平底孔或側邊孔的反射體面積，折算成相同面積的橢圓反射面，給定一個橢圓的短軸/長軸比例系數r，計算出橢圓裂紋的短軸半徑長度，作為橢圓裂紋初始長度a0；
S4.建立裂紋擴展模型：基于斷裂力學的裂紋擴展機理，建立應力強度因子驅動的裂紋擴展模型：
式中，a為裂紋長度，N為載荷循環次數，f(a)是修正因子，ΔK是一個載荷循環下的應力強度因子范圍，K為應力強度因子，C和m是材料的裂紋擴展模型系數；修正因子f(a)和裂紋的幾何形狀、邊界距離相關；應力強度因子K和裂紋長度a、應力σ相關；
該模型中，應力幅值定義為Δσ＝σmax-σmin；材料的臨界應力強度因子Kc表征了裂紋能夠穩定擴展的最大應力強度因子,通過最大應力σmax和Kc，即可計算出臨界裂紋長度ac,當裂紋擴展至ac時，裂紋迅速擴展并發生斷裂；
S5.計算裂紋擴展壽命：確定初始裂紋a0，裂紋擴展模型參數C及m，以及應力幅值Δσ，并利用裂紋擴展模型，計算裂紋長度a隨循環載荷數N的結果，并將結果表示為裂紋擴展曲線；當裂紋長度為ac時對應的載荷循環數Nc即為裂紋擴展壽命；
S6.結果修正：使用安全系數S對結果進行修正，得到最終的剩余壽命Ns＝Nc/S；所述安全系數S根據材料的分散性來確定。
2.根據權利要求1所述的一種基于超聲定量數據的關鍵件疲勞壽命的定壽方法，其特征在于：所述步驟S1包括：
超聲無損檢測設備發射超聲波信息，依次對被測關鍵件的各個結構物理位置進行探測，并接收回波信息；
在對每個結構物理位置進行探測的過程中，根據超聲波回波信息，確定回波幅值，當回波幅值大于預設閾值時，判定該位置為缺陷位置，記錄缺陷位置和對應的回波幅值信息。
3.根據權利要求1所述的一種基于超聲定量數據的關鍵件疲勞壽命的定壽方法，其特征在于：所述步驟S2包括：
對缺陷位置所對應的超聲回波幅值信息進行距離-波幅曲線修正；
利用其他距離平底孔或側邊孔的回波幅值進行當量折算，實現缺陷定量，得到當量平底孔或側邊孔直徑。
4.根據權利要求1所述的一種基于超聲定量數據的關鍵件疲勞壽命的定壽方法，其特征在于：所述步驟S3中的比例系數r＝0.4。
5.根據權利要求1所述的一種基于超聲定量數據的關鍵件疲勞壽命的定壽方法，其特征在于：所述應力幅值Δσ的確定方式如下：
通過使用剖面，進行實驗或數值仿真，獲取結構使用過程中的應力場，得到受力狀態；
根據應力場，獲得裂紋擴展機理模型計算所需的應力σmax、σmin以及溫度場；
計算應力幅值Δσ＝σmax-σmin。
6.根據權利要求1所述的一種基于超聲定量數據的關鍵件疲勞壽命的定壽方法，其特征在于：所述裂紋擴展模型的參數C、m，以及裂紋能夠穩定擴展的最大應力強度因子Kc通過標準材料試驗獲取。
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