[發(fā)明專利]基于主載荷模式的缺口件疲勞壽命預(yù)測(cè)方法及預(yù)測(cè)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010388543.0
• 申請(qǐng)日: 2020-05-09
• 公開（公告）號(hào): CN111680436B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李鑫;朱煜;陶志強(qiáng);成榮;王磊杰;張鳴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué);北京華卓精科科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23;G06F30/17;G06F119/04;G06F119/14
• 代理公司: 北京鴻元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11327
• 代理人: 董永輝;李玉琦

1.一種基于主載荷模式的缺口件疲勞壽命預(yù)測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：

利用有限元方法建立缺口件有限元模型并劃分網(wǎng)格；

利用有限元方法對(duì)缺口件有限元模型施加約束和載荷，獲得缺口區(qū)域的虛擬應(yīng)變歷程^eε_ij(t)；

利用Wang-Brown多軸循環(huán)計(jì)數(shù)算法獲得總的循環(huán)計(jì)數(shù)n；

對(duì)應(yīng)每個(gè)循環(huán)計(jì)數(shù)，進(jìn)行拉伸型缺口件疲勞壽命預(yù)測(cè)，獲得循環(huán)載荷產(chǎn)生的拉伸疲勞損傷值D_ε；

對(duì)應(yīng)每個(gè)循環(huán)計(jì)數(shù)，進(jìn)行剪切型缺口件疲勞壽命預(yù)測(cè)，獲得循環(huán)載荷產(chǎn)生的剪切疲勞損傷值D_γ；

對(duì)應(yīng)每個(gè)循環(huán)計(jì)數(shù)，如果D_ε≥D_γ，則選擇拉伸型疲勞損傷模型估算疲勞損傷；如果D_εD_γ，則選擇剪切型疲勞損傷模型估算疲勞損傷，

對(duì)應(yīng)每個(gè)循環(huán)計(jì)數(shù)，進(jìn)行拉伸型缺口件疲勞壽命預(yù)測(cè)的步驟包括：

通過(guò)虛擬應(yīng)變歷程^eε_ij(t)計(jì)算拉伸型Shang-Wang多軸疲勞損傷參數(shù)其公式如下：

其中，Δ^eγ_max/2是最大剪切平面上的虛擬剪切應(yīng)變幅；

是臨界面上相鄰最大剪切應(yīng)變折返點(diǎn)之間的虛擬正應(yīng)變變程，在比例多軸循環(huán)載荷下，拉伸型Shang-Wang多軸疲勞損傷參數(shù)等價(jià)于虛擬等效正應(yīng)變幅

通過(guò)使用拉伸型Neuber法和材料的循環(huán)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系確定拉伸型虛擬等效正應(yīng)變與真實(shí)等效應(yīng)力的關(guān)系；

拉伸型Neuber法則：

其中，E是彈性模量，

e和N分別表示缺口處的虛擬量和真實(shí)量；

是虛擬等效正應(yīng)力幅，是虛擬等效正應(yīng)變幅；

是真實(shí)等效正應(yīng)力幅，是真實(shí)等效正應(yīng)變幅；

材料拉伸型的循環(huán)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系如下：

其中，n′和K′分別是循環(huán)應(yīng)變硬化指數(shù)和強(qiáng)度系數(shù)；

通過(guò)方程5和方程6確定拉伸型虛擬等效應(yīng)變與真實(shí)等效應(yīng)力關(guān)系如下：

采用臨界面上的Shang-Wang多軸疲勞損傷參量替換虛擬等效正應(yīng)變幅來(lái)考慮載荷引起的非比例附加強(qiáng)化，其公式如下：

通過(guò)式8求解臨界面上的真實(shí)等效正應(yīng)力幅

通過(guò)計(jì)算得到臨界面上的真實(shí)等效正應(yīng)力幅和拉伸型Neuber法則來(lái)計(jì)算臨界面上的真實(shí)等效正應(yīng)變幅其公式如下：

運(yùn)用Manson-Coffin方程來(lái)計(jì)算缺口部件的疲勞壽命，并進(jìn)而得到循環(huán)載荷產(chǎn)生的拉伸疲勞損傷值D_ε，

其中，σ′_f,ε′_f,b,和c分別是疲勞強(qiáng)度系數(shù)，疲勞延性系數(shù)，疲勞強(qiáng)度指數(shù)和疲勞延性指數(shù)，

N_fε是拉伸疲勞壽命。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于主載荷模式的缺口件疲勞壽命預(yù)測(cè)方法，其特征在于，拉伸型疲勞損傷模型和剪切型疲勞損傷模型估算疲勞損傷的判定公式如下；

其中，是臨界面上的真實(shí)等效正應(yīng)變幅；

是臨界面上的真實(shí)等效剪切應(yīng)變幅；

σ′_f,ε′_f,b,和c分別是疲勞強(qiáng)度系數(shù)，疲勞延性系數(shù)，疲勞強(qiáng)度指數(shù)和疲勞延性指數(shù)，

N_fε是拉伸疲勞壽命；

其中，τ′_f是剪切疲勞強(qiáng)度系數(shù)；

γ′_f是剪切疲勞延性系數(shù)；

b₀是剪切疲勞強(qiáng)度指數(shù)；

c₀是剪切疲勞延性指數(shù)；

b₀＝b，c₀＝c，

σ′_f、ε′_f、b和c分別是拉伸疲勞強(qiáng)度系數(shù)，拉伸疲勞延性系數(shù)，拉伸疲勞強(qiáng)度指數(shù)和拉伸疲勞延性指數(shù)；

是剪切疲勞壽命；

G是剪切模量；

E是彈性模量。