[發明專利]一種特征結構模擬件疲勞極限的測試方法

有效

• 申請號: 202110974313.7
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113776964B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 陳柳;李真成;張聰凱;李興無;沙愛學
• 申請（專利權）人: 中國航發北京航空材料研究院
• 主分類號: G01N3/32
• 分類號: G01N3/32
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 仉宇

本發明涉及一種特征結構模擬件疲勞極限的測試方法，包括步驟在疲勞加載測試，以滿足名義循環周次N_life且未發生斷裂為達成條件，每達成條件一次，則初始應力增加5％作為最大應力S_MAX，并通過上述的關系得到對應的施加載荷Fi(i＝2,3,…,n)，以施加載荷Fi對特征結構模擬件繼續進行疲勞加載測試，直至發生斷裂，結束疲勞加載測試。本發明提供的特征結構模擬件疲勞極限的測試方法，適用于幾乎所有幾何結構復雜的模擬件；同時，對沒有或輕微疲勞Coaxing效應的材料均適用，典型如鈦鋁、鈦合金等，適用范圍廣，且適用的限制條件少。

技術領域

本發明涉及材料疲勞極限測試技術領域，具體提供一種特征結構模擬件疲勞極限的測試方法。

背景技術

材料應用于實際構件時，往往具有一定的結構特征，在模擬環境下利用實際構件一種或多種幾何特征設計的特征結構模擬件進行測試，可真實反映結構特征的服役性能。但是，特征結構模擬件加工成本高、測試成本高，實物取樣時樣品數量更是極其有限，而傳統升降法疲勞極限測試需要大量樣品，因此，如何用有限的模擬件獲得特征部位的疲勞極限十分關鍵。

同時，對于如鈦鋁合金等脆性材料來說，其具有很強的脆性傾向，導致力學性能在不同試樣間分散性大、疲勞強度對載荷水平極其敏感等，即便是標準試樣的疲勞極限測試，也需要比傳統金屬更多的試樣數量。

申請號為CN201510850219.5的發明專利公開了一種基于應變增量的疲勞極限快速預測方法。在梯度應力載荷下，應變量變化規律與溫升變化規律十分相似，Luong法可用梯度載荷下對應的穩定溫升值預測疲勞極限，利用梯度載荷下的應變量理論上可以快速預測疲勞極限。但是，上述預測方法難以獲得具有復雜幾何特征結構試件的疲勞極限。

有鑒于此，有必要設計一種改進的特征結構模擬件疲勞極限的測試方法，以解決上述問題。

發明內容

本發明的目的是：在于提供特征結構模擬件疲勞極限的測試方法。

本發明的技術方案是：

提供一種特征結構模擬件疲勞極限的測試方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，安裝好具備預定幾何特征設計的特征結構模擬件，利用有限元模擬的計算方式，獲得特征結構模擬件的施加載荷F與對應最大應力S_MAX之間的關系；

獲取所述特征結構模擬件所采用材料的名義疲勞極限S_life和名義循環周次N_life；

步驟2，由名義疲勞極限S_life和預定比例系數得到初始應力，將初始應力作為最大應力S_MAX，并通過上述的關系得到對應的施加載荷F1，以施加載荷F1對特征結構模擬件進行疲勞加載測試；

在疲勞加載測試，以滿足名義循環周次N_life且未發生斷裂為達成條件，每達成條件一次，則初始應力增加5％作為最大應力S_MAX，并通過上述的關系得到對應的施加載荷Fi(i＝2,3,…,n)，以施加載荷Fi對特征結構模擬件繼續進行疲勞加載測試，直至發生斷裂，結束疲勞加載測試；

步驟3，由發生斷裂時的施加載荷F_n和所述關系得到施加載荷F_n所對應的最大應力S_fail；獲取發生斷裂時的施加載荷F_n所對應的疲勞循環周次N_n；

步驟4，根據所述疲勞循環周次N_n和疲勞載荷F_n，計算得到所述特征結構模擬件的疲勞極限S′_e，公式為：其中，

進一步的，疲勞循環周次N_n名義循環周次N_life。