[发明专利]一种基于有限元法的应力-循环次数（S-N）的疲劳失效算法

权利要求书

1.一种基于有限元法的保准应力-循环次数（S-N）的疲劳失效算法，其特征在于，所述方法包括（如图1所示）：

典型的SN分析具有以下步骤，对每个分析实体都可以执行（节点、单元、单元节点）,壳表面和临界面将被提取;

（1）应力张量历程，将从载荷生成器重提供的信息被装配作为时间或数据点的函数，它应用于时间序列，时间步，恒定幅值和混合载荷，振动和循环载荷（包括航空谱）生成器工作稍微有所不同，将在后续进行说明;

（2）从应力张量中提取复合应力参数（主应力、带符号的米塞斯、带符号的剪应力或临界面）;

（3）雨流计数将应力历程结合来获取一系列雨流循环，每一个循环都有一个已知范围和平均值;

（4）从定义的S-N曲线中计算和估计损伤;

这里需要采用应力修正手段，当采用应力梯度修正，这个过程进行了稍微的修改，如图2所示：

这里的载荷生成器也提供了计算一个标准化的米塞斯应力梯度的标准化信息，并且这些信息用于修改考虑到应力梯度效果的应力张量历程的修改，这些应力张量历程接着将按照前面所述内容来运行;

当需要运行一个多轴评估，具体包括：简单双轴，标准多轴，以及自动模式（具体历程分为两种情况，分别为简单双轴、或多轴，以及自动多轴模式）（图3，图4），多轴评估时基于应力梯度修正后的应力张量评估，但是这种评估不会影响到预测寿命和损伤;

自动模式提供了一个双通道的方法，在第一个通道，计算式通过最大主应力的绝对值计算，并且同时运行了一个标准的多轴评估，基于多轴评估的结果，第二个通道计算将会采用不同组合应力选项进行运算（例如，临界面），同时第二个计算通道运行后，其结果将会覆盖第一个通道运算结果。

2.根据权利要求1所述的应力张量历程的获取和统计，其特征在于需要获取结构外载历程与时间历程相关的函数关系，本发明所采用峰谷压缩（peak-valley compression）的方法来提取和压缩外载的时间历程，这种方法提供了在线性叠加之前时间序列节点数目的减少控制选择。

3.根据权利要求1所述的从应力张量中提取复合应力参数，其特征在于，采用特定的应力评估方法来计算出每一次载荷下的冯米塞斯应力值，具体的应力修正方法包括Goodman，Gerber，插值修正，FKM修正及沙傅什平均应力修正。

4.根据权利要求1所述的雨流计数将应力历程结合来获取一系列雨流循环，其特征在于，通过在可变幅值的应力或应变历程中识别许多不同范围和平均值（或最大最小值）的循环，在疲劳分析中，这些循环作为潜在的破坏事件被识别出来。

5.根据权利要求1所述的从定义的S-N曲线中计算和估计损伤，其特征在于，评估损伤的S-N曲线类型包括：标准；多平均曲线；多R比曲线；Haigh（黑格）；Bastenaire（巴斯特奈尔）；多温度曲线；Chaboche（沙傅士）；ChabocheTransient（沙傅士瞬态）和Custom（传统）几大类。