[發明專利]耐久性分析中相對小裂紋擴展速率的計算方法

有效

• 申請號: 202010964915.X
• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN112329195B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 賀小帆;左冉東
• 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;G06F30/15;G06F119/04
• 代理公司: 北京集智東方知識產權代理有限公司 11578
• 代理人: 關兆輝

1.一種耐久性分析中相對小裂紋擴展速率的計算方法，其特征在于，包括：

利用da/dN＝Qa^b計算相對小裂紋擴展速率，其中，a為裂紋長度，N為應力循環次數，R為應力比，σ為峰值應力，Y為應力強度因子修正系數，C、n為用Paris公式表征的裂紋穩定擴展段的擴展參數；當a≤a_u時，Y₀＝Y,a_u為相對小裂紋尺寸上界；

當裂紋長度位于相對小裂紋范圍內時，可將Y展開為a的高階多項式的和，如式(5)所示：當裂紋長度相對較小時，與Y₀相比，式(5)等號右側第2項為小量；即存在a_u，當a≤a_u時，可僅保留式(5)等號右側第一項，有式(6)成立：Y＝Y₀?(6)。

2.根據權利要求1所述的耐久性分析中相對小裂紋擴展速率的計算方法，其特征在于，在所述利用da/dN＝Qa^b計算相對小裂紋擴展速率之前，所述耐久性分析中相對小裂紋擴展速率的計算方法還包括：

利用應力強度因子近似解確定相對小裂紋尺寸上界a_u；

當a＜a_u時，利用da/dN＝Qa^b計算相對小裂紋擴展速率。

3.根據權利要求2所述的耐久性分析中相對小裂紋擴展速率的計算方法，其特征在于，所述a_u的確定方法包括：基于應力強度因子近似解模擬裂紋擴展并獲得a-Y曲線，按工程許用誤差±5％確定a_u和Y₀。

4.根據權利要求1所述的耐久性分析中相對小裂紋擴展速率的計算方法，其特征在于，在耐久性實驗中，裂紋萌生位置、雙邊裂紋擴展與單邊裂紋擴展是隨機的，雙邊裂紋中以較長裂紋為主裂紋并進行分析。

5.根據權利要求1-4任一項所述的耐久性分析中相對小裂紋擴展速率的計算方法，其特征在于，所述耐久性分析中相對小裂紋擴展速率的計算方法還包括：利用同種試件同一應力水平下的da/dN-a^n/2數據線性擬合的斜率與Q的計算公式進行重合性驗證。

6.根據權利要求5所述的耐久性分析中相對小裂紋擴展速率的計算方法，其特征在于，所述線性擬合的斜率的求取方式為：

預設耐久性試驗中，同種試件同一應力水平下的Q服從對數正態分布，令X＝lgQ，則X的概率密度函數為其中μ,σ分別為X的期望與標準差，相關參數求取方式為：

其中將Q₅₀視為所述同種試件同一應力水平下的da/dN-a^n/2數據線性擬合的斜率。

7.根據權利要求6所述的耐久性分析中相對小裂紋擴展速率的計算方法，其特征在于，所述重合性驗證包括：

模擬預設情況下的裂紋擴展，所述預設情況包括：(1)單邊裂紋、(2)雙邊對稱裂紋、(3)位置不對稱但初始長度相同的雙邊裂紋、(4)初始裂紋尺寸不相同，位置對稱的雙邊裂紋以裂紋較長側為主裂紋；使用割線法或修正的割線法獲得裂紋擴展速率da/dN；對a＜a_u范圍內的da/dN-a^n/2數據進行線性擬合，將斜率與Q對比，并計算誤差，當所述誤差在許可范圍內，則驗證結果為合理。