[发明专利]用于铸钢节点内无明显缺陷的铸钢节点疲劳寿命估算方法

权利要求书

1.一种用于铸钢节点内无明显缺陷的铸钢节点疲劳寿命估算方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

步骤1：确定所需材料的初步疲劳应力幅寿命曲线；计算铸钢节点危险点应力幅σ；

步骤2：根据铸钢节点的尺寸和表面粗糙程度，计算修正因子K_σD，对材料的初步疲劳应力幅寿命曲线进行修正；

步骤3：根据铸钢节点危险点应力幅σ和修正后的疲劳应力幅寿命曲线，得到危险点的疲劳寿命N′；

步骤4：将第3步计算得出的危险点的疲劳寿命N′除以安全系数n，即得到铸钢节点疲劳寿命的估算值N。

2.根据权利要求1所述的用于铸钢节点内无明显缺陷的铸钢节点疲劳寿命估算方法，其特征在于：在步骤1中，根据常用铸钢材料，通过实验得到疲劳应力幅寿命曲线的分布范围，其中对于常用铸钢材料的中低寿命区，即疲劳应力幅寿命曲线的斜线部分，表达式如下：

公式1

式中σ为应力幅；σ_max为应力最大值；σ_min为应力最小值；N′为对应应力幅σ的铸钢材料的疲劳寿命；

疲劳极限σ-1值，即疲劳应力幅寿命曲线的水平部分为：上限值208.0MPa、中值201.3MPa、下限值187.2MPa；

疲劳极限是指危险点的疲劳寿命N′为无穷大时，对应的应力幅值。

3.根据权利要求2所述的用于铸钢节点内无明显缺陷的铸钢节点疲劳寿命估算方法，其特征在于：步骤2中，疲劳应力幅寿命曲线的斜线部分，修正方法如下：

公式2

疲劳应力幅寿命曲线的水平部分，修正方法如下：

σ-1D=σ-1KσD]]>公式3

其中KσD=Kσsϵβ1]]>公式4

σ为应力幅，N′为对应应力幅σ的铸钢材料的疲劳寿命，σ_-1为修正前材料的疲劳极限；σ_-1D为修正后节点危险点的疲劳极限；K_σD为疲劳强度降低系数，表示应力集中、构件尺寸和表面加工方法对疲劳强度的影响；K_σs为粗糙表面的疲劳缺口系数；ε为尺寸系数，β₁为表面加工系数；相关系数的取值参考疲劳设计手册选取。

4.据权利要求3所述的用于铸钢节点内无明显缺陷的铸钢节点疲劳寿命估算方法，其特征在于：根据有限元计算或局部应力应变分析结果确定铸钢节点内危险点的应力最大值σ_max和应力最小值σ_min，再由铸钢节点内的应力幅σ，根据铸钢材料的疲劳寿命曲线算出节点内危险点的疲劳寿命N′；

根据铸钢节点安全储备的需要，选取疲劳应力幅寿命曲线下限进行铸钢节点的疲劳寿命估算或选取均值疲劳应力幅寿命曲线进行计算；最后除以寿命安全系数n，n根据铸钢节点的重要程度，按照相关规范选取，即为节点的疲劳寿命估算结果。

5.根据权利要求2所述的用于铸钢节点内无明显缺陷的铸钢节点疲劳寿命估算方法，其特征在于：常用铸钢材料型号为GS20Mn5V。