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原文传递随机多轴载荷下考虑裂纹闭合效应的全寿命预测方法

专利名称：	随机多轴载荷下考虑裂纹闭合效应的全寿命预测方法
摘要：	本发明公开了随机多轴载荷下考虑裂纹闭合效应的全寿命预测方法，涉及到随机多轴疲劳裂纹扩展及寿命预测领域，该方法步骤为：(1)对随机载荷进行Wang‑Brown循环计数，得到多个循环，选取剪应力范围最大时的面为临界面，在临界面上计算使裂纹扩展的驱动力；(2)利用提出的有效应力强度因子公式计算等效应力强度因子；(3)利用改进后的Paris公式计算每个循环的裂纹扩展量，求得达到临界裂纹长度时的寿命，即为全寿命；(4)寿命预测值与试验所得寿命进行比较。结果表明该方法可以较好的预测随机多轴载荷下裂纹扩展寿命。
专利类型：	发明专利
申请人：	北京工业大学
发明人：	尚德广;董恩军;王海潮;李罗金;刘鹏程
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T23:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T10:00:00+0805
申请号：	CN201911338703.4
公开号：	CN110987676A
代理机构：	北京思海天达知识产权代理有限公司
代理人：	沈波
分类号：	G01N3/32;G;G01;G01N;G01N3;G01N3/32
申请人地址：	100124 北京市朝阳区平乐园100号
主权项：	1.随机多轴载荷下考虑裂纹闭合效应的全寿命预测方法，其特征在于：步骤如下，步骤1)：试验件选择为薄壁管件，认为在随机多轴载荷下，裂纹萌生与扩展主要发生在剪应力幅最大、正应力范围较大时所在的平面；选取此平面作为临界面，用临界面上的损伤参量来表征裂纹扩展的有效驱动力，由于是随机载荷，采用W-B循环计数方法确定多个半循环，再确定每个半循环所在的临界面；步骤2)：考虑到裂纹闭合效应对裂纹扩展驱动力的影响，运用合理的计数方法，确定好临界面后，采用有效应力强度因子公式进行计算，有效应力强度因子ΔKeff公式为：其中，Y为形状因子，Ue为闭合系数，a为半裂纹长度，△σeq为等效应力；步骤3)：运用单轴加载下的试验数据进行基线的拟合，得到两个重要的常数C、m，以此为基础进行计算，改进后的Paris裂纹扩展曲线公式如下：其中，为裂纹扩展速率，C,m为单轴加载下拟合的常数；步骤4)：计算疲劳寿命。 2.根据权利要求1所述的随机多轴载荷下考虑裂纹闭合效应的全寿命预测方法,其特征在于：所述步骤2)中选取的裂纹扩展驱动力重点考虑裂纹闭合效应的影响，并且认为扩展是在所选择的基于应力的临界面上进行的。 3.根据权利要求1所述的随机多轴载荷下考虑裂纹闭合效应的全寿命预测方法，其特征在于：所述步骤4)中选择材料微观结构特征尺度作为初始裂纹尺寸，符合裂纹萌生与扩展机理。 4.根据权利要求1所述的随机多轴载荷下考虑裂纹闭合效应的全寿命预测方法，其特征在于：所述步骤4)中考虑裂纹长度对有效应力强度因子的影响，经不同循环加载后，每个裂纹扩展量的总和为裂纹扩展总量。 5.根据权利要求1所述的随机多轴载荷下考虑裂纹闭合效应的全寿命预测方法，其特征在于：步骤4的实施过程如下， (1)a0的选择：因为微观结构对裂纹扩展有着重要的影响，这里选择观结构特征尺度为初始裂纹长度，该尺寸与材料晶粒尺寸相关； (2)裂纹扩展长度的计算：根据步骤3)中的公式，变形可得，每个循环裂纹扩展长度Δai的公式，如下：其中，ΔKeff为有效应力强度因子，C、m为步骤3)中模拟出的常数；后根据步骤1)中W-B循环计数得到的循环数，进行裂纹扩展长度的累加，得到裂纹扩展总长度： Δa＝Δa1+Δa2+…+Δai (3)寿命预测：根据上一步的累加计算，得到裂纹最终长度，达到临界裂纹长度时的寿命即为预测寿命，再与试验所得寿命进行对比。
所属类别：	发明专利