[發(fā)明專利]緊湊拉伸試件的疲勞壽命預(yù)測方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010519603.8 | 申請日： | 2020-06-09 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN112179765B | 公開（公告）日： | 2021-08-03 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 溫志勛;李飛;劉雙博;梁晨宵;李萌;岳珠峰 | 申請（專利權(quán)）人： | 西北工業(yè)大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | G01N3/08 | 分類號(hào)： | G01N3/08;G01N21/84 |
| 代理公司： | 北京律智知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11438 | 代理人： | 闞梓瑄 |
| 地址： | 710072 陜西*** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 緊湊 拉伸 疲勞 壽命 預(yù)測 方法 | ||
本公開涉及疲勞壽命預(yù)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種緊湊拉伸試件的疲勞壽命預(yù)測方法。該疲勞壽命預(yù)測方法包括：利用緊湊拉伸試件的斷裂韌度和Kmax?a曲線，推導(dǎo)出緊湊拉伸試件的臨界裂紋長度；對緊湊拉伸試件進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，以確定出緊湊拉伸試件的曲線和當(dāng)量初始裂紋長度；結(jié)合Kmax?a曲線和緊湊拉伸試件的裂紋尖端塑性區(qū)域尺寸，計(jì)算出緊湊拉伸試件中裂紋長度的修正參數(shù)；利用修正參數(shù)對臨界裂紋長度、當(dāng)量初始裂紋長度和曲線的斜率進(jìn)行修正，以得到緊湊拉伸試件的臨界裂紋修正長度、當(dāng)量初始裂紋修正長度和曲線的修正斜率；結(jié)合臨界裂紋修正長度、當(dāng)量初始裂紋修正長度和修正斜率，預(yù)測出緊湊拉伸試件的疲勞壽命。該疲勞壽命預(yù)測方法的計(jì)算過程較為簡單、計(jì)算精度也較高。
技術(shù)領(lǐng)域
本公開涉及疲勞壽命預(yù)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種緊湊拉伸試件的疲勞壽命預(yù)測方法。
背景技術(shù)
疲勞破壞是工程結(jié)構(gòu)在循環(huán)/交變載荷作用下的一種破壞形式，因?yàn)榘l(fā)生疲勞破壞需要經(jīng)歷三個(gè)階段，即：裂紋初始萌生階段(小裂紋階段)、裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展階段(大裂紋階段)及裂紋失穩(wěn)斷裂階段，相應(yīng)地，工程結(jié)構(gòu)的總疲勞壽命由上述三個(gè)階段的疲勞壽命構(gòu)成。
疲勞壽命的預(yù)測主要考慮大裂紋階段，并通過疲勞裂紋擴(kuò)展模型對其裂紋擴(kuò)展的上下限進(jìn)行積分。然而，小裂紋階段所占用的時(shí)間較長(一般為總疲勞壽命的40～80％)，且小裂紋階段的擴(kuò)展速率及機(jī)理與大裂紋階段并不不同，沒有統(tǒng)一適用的公式。因此，通過對小裂紋階段的裂紋擴(kuò)展速率上下積分，來求取小裂紋階段的疲勞壽命的方法并不準(zhǔn)確。
目前，小裂紋階段的疲勞壽命通常結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算，或者由總壽命減去大裂紋階段的壽命得出，不但計(jì)算過程較為繁瑣，而且計(jì)算精度也不夠高。
所述背景技術(shù)部分公開的上述信息僅用于加強(qiáng)對本公開的背景的理解，因此它可以包括不構(gòu)成對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。
發(fā)明內(nèi)容
本公開的目的在于提供一種緊湊拉伸試件的疲勞壽命預(yù)測方法，該疲勞壽命預(yù)測方法的計(jì)算過程較為簡單、計(jì)算精度也較高。
為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本公開采用如下技術(shù)方案：
根據(jù)本公開的一個(gè)方面，提供一種緊湊拉伸試件的疲勞壽命預(yù)測方法，其特征在于，包括：
利用緊湊拉伸試件的斷裂韌度和Kmax-a曲線，推導(dǎo)出所述緊湊拉伸試件的臨界裂紋長度；
對所述緊湊拉伸試件進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，以確定出所述緊湊拉伸試件的曲線和當(dāng)量初始裂紋長度；
結(jié)合所述Kmax-a曲線和所述緊湊拉伸試件的裂紋尖端塑性區(qū)域尺寸，計(jì)算出所述緊湊拉伸試件中裂紋長度的修正參數(shù)；
利用所述修正參數(shù)對所述臨界裂紋長度、所述當(dāng)量初始裂紋長度和所述曲線的斜率進(jìn)行修正，以得到所述緊湊拉伸試件的臨界裂紋修正長度、當(dāng)量初始裂紋修正長度和所述曲線的修正斜率；
結(jié)合所述臨界裂紋修正長度、所述當(dāng)量初始裂紋修正長度和所述修正斜率，預(yù)測出所述緊湊拉伸試件的疲勞壽命。
在本公開的一種示例性實(shí)施例中，所述Kmax-a曲線滿足如下第一關(guān)系式：
式中，Kmax為所述緊湊拉伸試件的應(yīng)力強(qiáng)度因子的最大值；σmax為所述緊湊拉伸試件的疲勞應(yīng)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(shù)，且
其中，W為所述緊湊拉伸試件的第一幾何參數(shù)。
在本公開的一種示例性實(shí)施例中，對所述緊湊拉伸試件進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，以確定出所述緊湊拉伸試件的曲線和當(dāng)量初始裂紋長度，包括：
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