[發(fā)明專利]耐久性分析中相對小裂紋擴(kuò)展速率的計(jì)算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010964915.X
• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號(hào): CN112329195B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀小帆;左冉東
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F30/15;G06F119/04
• 代理公司: 北京集智東方知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11578
• 代理人: 關(guān)兆輝

本發(fā)明提供的一種耐久性分析中相對小裂紋擴(kuò)展速率的計(jì)算方法，包括：利用da/dN＝Qasupgt;b/supgt;計(jì)算相對小裂紋擴(kuò)展速率，其中，a為裂紋長度，N為應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，R為應(yīng)力比，σ為峰值應(yīng)力，Ysubgt;0/subgt;為應(yīng)力強(qiáng)度因子修正系數(shù)，C、n為用Paris公式表征的裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展段的擴(kuò)展參數(shù)。基于應(yīng)力強(qiáng)度因子近似解確定相對小裂紋尺寸上界asubgt;u/subgt;，當(dāng)裂紋尺寸小于asubgt;u/subgt;時(shí)定義為相對小裂紋，基于該標(biāo)準(zhǔn)利用上述公式計(jì)算裂紋擴(kuò)展速率，操作方便。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及疲勞試驗(yàn)的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及耐久性分析中相對小裂紋擴(kuò)展速率的計(jì)算方法。

背景技術(shù)

概率斷裂力學(xué)方法是一種有效的耐久性分析方法，該方法基于描述結(jié)構(gòu)原始疲勞質(zhì)量的當(dāng)量初始缺陷尺寸(EIFS)分布給出損傷度隨時(shí)間變化的函數(shù)關(guān)系，進(jìn)而依據(jù)指定的損傷度要求預(yù)測結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)壽命，因而備受關(guān)注。在該方法中，原始疲勞質(zhì)量和使用期裂紋擴(kuò)展控制曲線(SCGMC)的確定都基于結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)相對小裂紋擴(kuò)展速率公式的建立，因此相對小裂紋擴(kuò)展速率公式的研究非常重要。

按幾何尺寸不同，疲勞裂紋可分為小裂紋和長裂紋，一般而言，小裂紋是指裂紋長度小于幾百微米的裂紋，而長裂紋則是指長于?2mm的裂紋。結(jié)構(gòu)耐久性分析對應(yīng)的裂紋長度往往是小于等于工程可檢裂紋尺寸的裂紋，其長度一般在0.1-1.2mm范圍，通常稱為相對小裂紋。

Yang?J?N在進(jìn)行飛機(jī)結(jié)構(gòu)耐久性分析時(shí)，首次采用式(1)描述相對小裂紋擴(kuò)展速率，并采用該式確定EIFS分布。Gallagher?J?P等人基于角裂紋擴(kuò)展行數(shù)據(jù)分析，驗(yàn)證了式(1)的有效性。Hoeppner?D?W^[14]通過對大量裂紋擴(kuò)展模型的對比分析，也指出了式(1)的有效性。

da/dN＝Qa^b????????????????(1)

該公式在概率斷裂力學(xué)方法中具有非常重要的作用，盡管大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)已經(jīng)證明了式(1)的有效性，但仍存在如下問題：

1)該公式的適用范圍不明確，相對小裂紋尺寸范圍與細(xì)節(jié)幾何尺寸有關(guān)，而目前缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)明確該范圍；

2)式(1)中參數(shù)的確定必須基于大量的耐久性試驗(yàn)，與試驗(yàn)的具體情況有關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的是提供耐久性分析中相對小裂紋擴(kuò)展速率的計(jì)算方法，以解決上文提到的問題。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種耐久性分析中相對小裂紋擴(kuò)展速率的計(jì)算方法，其包括：

利用da/dN＝Qa^b計(jì)算相對小裂紋擴(kuò)展速率，其中，a為裂紋長度，N為應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，?R為應(yīng)力比，σ為峰值應(yīng)力，Y為應(yīng)力強(qiáng)度因子修正系數(shù)，C、n為用?Paris公式表征的裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展段的擴(kuò)展參數(shù)。

在一些實(shí)施例中，優(yōu)選為，在所述利用da/dN＝Qa^b計(jì)算相對小裂紋擴(kuò)展速率之前，所述耐久性分析中相對小裂紋擴(kuò)展速率的計(jì)算方法還包括：

利用應(yīng)力強(qiáng)度因子近似解確定相對小裂紋尺寸上界a_u；

當(dāng)a＜a_u時(shí)，利用da/dN＝Qa^b計(jì)算相對小裂紋擴(kuò)展速率。

在一些實(shí)施例中，優(yōu)選為，所述a_u的確定方法包括：基于應(yīng)力強(qiáng)度因子近似解模擬裂紋擴(kuò)展并獲得a-Y曲線，按工程許用誤差±5％確定a_u和Y₀。