[发明专利]紧凑拉伸试件的疲劳寿命预测方法

说明书

本公开涉及疲劳寿命预测技术领域，尤其涉及一种紧凑拉伸试件的疲劳寿命预测方法。该疲劳寿命预测方法包括：利用紧凑拉伸试件的断裂韧度和K_max‑a曲线，推导出紧凑拉伸试件的临界裂纹长度；对紧凑拉伸试件进行疲劳试验，以确定出紧凑拉伸试件的曲线和当量初始裂纹长度；结合K_max‑a曲线和紧凑拉伸试件的裂纹尖端塑性区域尺寸，计算出紧凑拉伸试件中裂纹长度的修正参数；利用修正参数对临界裂纹长度、当量初始裂纹长度和曲线的斜率进行修正，以得到紧凑拉伸试件的临界裂纹修正长度、当量初始裂纹修正长度和曲线的修正斜率；结合临界裂纹修正长度、当量初始裂纹修正长度和修正斜率，预测出紧凑拉伸试件的疲劳寿命。该疲劳寿命预测方法的计算过程较为简单、计算精度也较高。

技术领域

本公开涉及疲劳寿命预测技术领域，尤其涉及一种紧凑拉伸试件的疲劳寿命预测方法。

背景技术

疲劳破坏是工程结构在循环/交变载荷作用下的一种破坏形式，因为发生疲劳破坏需要经历三个阶段，即：裂纹初始萌生阶段(小裂纹阶段)、裂纹稳定扩展阶段(大裂纹阶段)及裂纹失稳断裂阶段，相应地，工程结构的总疲劳寿命由上述三个阶段的疲劳寿命构成。

疲劳寿命的预测主要考虑大裂纹阶段，并通过疲劳裂纹扩展模型对其裂纹扩展的上下限进行积分。然而，小裂纹阶段所占用的时间较长(一般为总疲劳寿命的40～80％)，且小裂纹阶段的扩展速率及机理与大裂纹阶段并不不同，没有统一适用的公式。因此，通过对小裂纹阶段的裂纹扩展速率上下积分，来求取小裂纹阶段的疲劳寿命的方法并不准确。

目前，小裂纹阶段的疲劳寿命通常结合试验数据和经验公式进行计算，或者由总寿命减去大裂纹阶段的寿命得出，不但计算过程较为繁琐，而且计算精度也不够高。

所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种紧凑拉伸试件的疲劳寿命预测方法，该疲劳寿命预测方法的计算过程较为简单、计算精度也较高。

为实现上述发明目的，本公开采用如下技术方案：

根据本公开的一个方面，提供一种紧凑拉伸试件的疲劳寿命预测方法，其特征在于，包括：

利用紧凑拉伸试件的断裂韧度和K_max-a曲线，推导出所述紧凑拉伸试件的临界裂纹长度；

对所述紧凑拉伸试件进行疲劳试验，以确定出所述紧凑拉伸试件的曲线和当量初始裂纹长度；

结合所述K_max-a曲线和所述紧凑拉伸试件的裂纹尖端塑性区域尺寸，计算出所述紧凑拉伸试件中裂纹长度的修正参数；

利用所述修正参数对所述临界裂纹长度、所述当量初始裂纹长度和所述曲线的斜率进行修正，以得到所述紧凑拉伸试件的临界裂纹修正长度、当量初始裂纹修正长度和所述曲线的修正斜率；

结合所述临界裂纹修正长度、所述当量初始裂纹修正长度和所述修正斜率，预测出所述紧凑拉伸试件的疲劳寿命。

在本公开的一种示例性实施例中，所述K_max-a曲线满足如下第一关系式：

式中，K_max为所述紧凑拉伸试件的应力强度因子的最大值；σ_max为所述紧凑拉伸试件的疲劳应力的最大值；a为所述紧凑拉伸试件的裂纹长度；Y(a)为所述紧凑拉伸试件的几何校正参数，且

其中，W为所述紧凑拉伸试件的第一几何参数。

在本公开的一种示例性实施例中，对所述紧凑拉伸试件进行疲劳试验，以确定出所述紧凑拉伸试件的曲线和当量初始裂纹长度，包括：