[发明专利]一种多轴载荷作用下考虑缺口效应的能量场强法及其应用

权利要求书

1.一种多轴载荷作用下考虑缺口效应的能量场强法，其特征在于，包括：

S1、对待分析含缺口构件进行多轴加载下的弹塑性有限元分析，根据等效应力云图确定应力集中位置；

S2、提取应力集中区域的若干表面节点在稳定循环内的12个应力/应变计算总应变能，最后确定危险点；

S3、以步骤S2中的危险点为原点，根据待分析含缺口构件缺口部位能量场分布确定有效损伤区域的半径；步骤S3所述确定有效损伤区域半径的具体方法为：以危险点为起点，根据待分析含缺口构件危险部位能量场分布确定最大总应变能梯度方向，然后沿该方向找到总应变能下降至最大总应变能一半的点，该点与危险点的距离即为有效损伤区域的半径R_W；

S4、计算待分析含缺口构件有效损伤区域内的能量场强；步骤S4所述有效损伤区域内的能量场强的表达式为：

其中，Ω_W为有效损伤区域，V_W为有效损伤区域的体积，为损伤区域内任意点的总应变能，α_W为有效损伤区域内任意点与最大总应变能点O的连线和最大总应变能梯度方向的夹角；为权函数。

2.根据权利要求1所述的一种多轴载荷作用下考虑缺口效应的能量场强法，其特征在于，步骤S3所述危险点为总应变能最大的位置。

3.基于权利要求1或2所述的一种多轴载荷作用下考虑缺口效应的能量场强法建立的疲劳寿命计算方法，其特征在于，根据待分析含缺口构件有效损伤区域内的能量场强计算待分析含缺口构件的疲劳寿命。

4.根据权利要求3所述的疲劳寿命计算方法，其特征在于，还包括建立能量耗散和寿命之间的联系；具体步骤为：

A1、对光滑试样进行多轴疲劳试验，得到试验数据；所述多轴疲劳试验包括：纯拉伸、纯剪切、比例加载、45°相位差的非比例加载、90°相位差的非比例加载；

A2、对步骤A1中的光滑试样建模并进行弹塑性有限元分析，提取边界单元在稳定循环内的12个应力/应变，然后计算总应变能；

A3、根据步骤A2得到的总应变能和步骤A1得到的疲劳寿命试验数据对下式进行最小二乘法拟合得到参数p、q的取值：

ΔW^t+＝p(2N_f)^q

N_f为疲劳寿命。

5.根据权利要求4所述的疲劳寿命计算方法，其特征在于，步骤A2所述总应变能的计算式为：

其中，表示拉伸分量，表示剪切分量。

6.根据权利要求5所述的疲劳寿命计算方法，其特征在于，计算疲劳寿命的表达式为：

其中，χ_W表示总应变能梯度，α_W为有效损伤区域内任意点与最大总应变能点的连线和最大总应变能梯度方向的夹角。