[發明專利]緊湊拉伸試件的疲勞壽命預測方法

有效

• 申請號: 202010519603.8
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN112179765B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 溫志勛;李飛;劉雙博;梁晨宵;李萌;岳珠峰
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N21/84
• 代理公司: 北京律智知識產權代理有限公司 11438
• 代理人: 闞梓瑄

1.一種緊湊拉伸試件的疲勞壽命預測方法，其特征在于，包括：

利用緊湊拉伸試件的斷裂韌度和K_max-a曲線，推導出所述緊湊拉伸試件的臨界裂紋長度；所述K_max為所述緊湊拉伸試件的應力強度因子的最大值，所述a為所述緊湊拉伸試件的裂紋長度；

所述K_max-a曲線滿足如下第一關系式：

式中，K_max為所述緊湊拉伸試件的應力強度因子的最大值；σ_max為所述緊湊拉伸試件的疲勞應力的最大值；a為所述緊湊拉伸試件的裂紋長度；Y(a)為所述緊湊拉伸試件的幾何校正參數，且

其中，W為所述緊湊拉伸試件的第一幾何參數，所述第一幾何參數為所述緊湊拉伸試件上開孔的圓心到所述緊湊拉伸試件邊沿位置的尺寸；

對所述緊湊拉伸試件進行疲勞試驗，以確定出所述緊湊拉伸試件的曲線和當量初始裂紋長度包括：

對所述緊湊拉伸試件進行疲勞試驗，以確定出所述緊湊拉伸試件的S-N曲線和a-N曲線；結合所述緊湊拉伸試件的應力強度因子的變化范圍ΔK和所述a-N曲線，確定出所述緊湊拉伸試件的曲線；根據所述S-N曲線和所述曲線，確定出所述緊湊拉伸試件的當量初始裂紋長度；所述為裂紋擴展速率，所述ΔK為應力強度因子的變化范圍；

所述應力強度因子的變化范圍ΔK滿足如下第二關系式：

式中，Δσ為所述緊湊拉伸試件的疲勞應力的應力幅值；ΔP為所述緊湊拉伸試件的疲勞載荷的變化范圍；B為所述緊湊拉伸試件的第二幾何參數，所述第二幾何參數為所述緊湊拉伸試件的厚度；

結合所述應力強度因子的變化范圍ΔK，確定出所述a-N曲線的斜率da/dN，且斜率da/dN滿足如下第三關系式：

da/dN＝C(ΔK)^m

其中，C和m為常系數；結合所述斜率da/dN和所述應力強度因子的變化范圍ΔK，確定出所述緊湊拉伸試件的曲線；

根據所述S-N曲線和所述曲線，確定出緊湊拉伸試件的當量初始裂紋長度，且所述當量初始裂紋長度滿足如下關系式：

式中，a_EIFS為所述當量初始裂紋長度；σ_f為所述緊湊拉伸試件的疲勞極限，可由S-N曲線得到；ΔK_th為所述緊湊拉伸試件的應力強度因子的門檻值；

結合所述K_max-a曲線和所述緊湊拉伸試件的裂紋尖端塑性區域尺寸，計算出所述緊湊拉伸試件中裂紋長度的修正參數；

其中，所述修正參數滿足如下第四關系式：

式中，η為所述修正參數；σ_fit為所述緊湊拉伸試件的流變應力；且σ_fit＝0.575(σ_Y+σ_st)

其中，σ_Y為所述緊湊拉伸試件的屈服強度，σ_st為所述緊湊拉伸試件的極限強度；

利用所述修正參數對所述臨界裂紋長度、所述當量初始裂紋長度和所述曲線的斜率進行修正，以得到所述緊湊拉伸試件的臨界裂紋修正長度、當量初始裂紋修正長度和所述曲線的修正斜率；

所述臨界裂紋修正長度滿足如下第五關系式：

a_c′＝a_cη

其中，a_c′為所述臨界裂紋修正長度；a_c為所述臨界裂紋長度；

所述曲線的修正斜率滿足如下第六關系式：

其中，[da/dN]′為所述修正斜率；

所述當量初始裂紋修正長度滿足如下第七關系式：

式中，a_)IFS′為所述當量初始裂紋修正長度；a_EIFS為所述當量初始裂紋長度；σ_f為所述緊湊拉伸試件的疲勞極限；ΔK_th為所述緊湊拉伸試件的應力強度因子的門檻值；結合所述臨界裂紋修正長度、所述當量初始裂紋修正長度和所述修正斜率，預測出所述緊湊拉伸試件的疲勞壽命；

所述疲勞壽命滿足如下第八關系式：