[发明专利]基于不确定性预测试件安全断裂疲劳寿命的方法

权利要求书

1.一种基于不确定性预测试件安全断裂疲劳寿命的方法，其特征在于，包括：

获取试件的应力强度因子门槛值和疲劳极限；

根据所述应力强度因子门槛值和所述疲劳极限获得所述试件的当量初始裂纹长度的数值或分布；

根据所述当量初始裂纹长度的数值或分布，以及试件的临界裂纹长度，获得所述试件的疲劳总寿命；

根据所述疲劳总寿命和剩余强度，获取安全裂纹长度；

获取所述试件在不确定损伤映射下裂纹长度的对应关系，不确定损伤映射下所述裂纹长度的对应关系为：其中，Q＝C(Y(a)ΔK)^qdN/dt，b＝q/2，U＝A*H，a(t)表示裂纹长度，Y(a)为几何校正参数，ΔK为应力强度因子的变化范围，C为常系数，q为指数，N为应力循环次数，H、A为随机变量，随机变量H、A满足对数均值为0的标准对数正态分布；

根据所述安全裂纹长度和所述裂纹长度的对应关系，评估所述试件的安全断裂疲劳寿命；

其中，根据所述安全裂纹长度和所述裂纹长度的对应关系，获取所述试件的安全断裂疲劳寿命包括：

根据所述安全裂纹长度和所述裂纹长度的对应关系，获得在时间为t时，所述裂纹长度未超过所述安全裂纹长度的概率分布值；

根据所述裂纹长度未超过所述安全裂纹长度的概率分布值，获得第i次检测裂纹长度超过安全裂纹长度的概率；

根据第i次检测裂纹长度超过安全裂纹长度的概率，评估所述试件的安全断裂疲劳寿命。

2.根据权利要求1所述的基于不确定性预测试件安全断裂疲劳寿命的方法，其特征在于，获取所述试件的应力强度因子门槛值和疲劳极限包括：

对所述试件进行疲劳试验，获得所述试件的曲线和应力-寿命曲线；

根据所述曲线获得所述应力强度因子门槛值；

根据所述应力-寿命曲线获得所述疲劳极限；

其中，a为疲劳试验下所述试件的裂纹长度，N为疲劳试验的应力循环次数，da/dN为a-N曲线的斜率；

ΔK为应力强度因子的变化范围；Y(a)为几何参数；Δσ为所述试件的疲劳应力的应力幅值；ΔP为所述试件的疲劳载荷的变化范围；B为所述试件的厚度。

3.根据权利要求1所述的基于不确定性预测试件安全断裂疲劳寿命的方法，其特征在于，所述当量初始裂纹长度满足如下第一关系式：

式中，a_EIFS为所述当量初始裂纹长度；Y(a)为几何校正参数；σ_f为所述试件的疲劳极限；ΔK_th为所述试件的应力强度因子的门槛值；

根据所述应力强度因子门槛值的具体数值和所述疲劳极限的具体数值，获得所述当量初始裂纹长度的数值。

4.根据权利要求1所述的基于不确定性预测试件安全断裂疲劳寿命的方法，其特征在于，根据所述应力强度因子门槛值和所述疲劳极限，获得所述试件的当量初始裂纹长度的数值或分布包括：

设定所述应力强度因子门槛值和所述疲劳极限服从对数正态分布；

确定所述应力强度因子门槛值的均值和方差，以及所述疲劳极限的均值和方差；

根据所述应力强度因子门槛值的均值和方差，以及所述疲劳极限的均值和方差，获取所述当量初始裂纹长度的分布。

5.根据权利要求1所述的基于不确定性预测试件安全断裂疲劳寿命的方法，其特征在于，根据所述疲劳总寿命和剩余强度，获取安全裂纹长度包括：

获取剩余强度；

根据疲劳总寿命和剩余强度，获得所述安全裂纹长度。

6.根据权利要求5所述的基于不确定性预测试件安全断裂疲劳寿命的方法，其特征在于，获取剩余强度包括：

定义不确定性恒幅循环应力，获取确定性恒幅载荷与所述不确定性恒幅循环应力的映射关系；

根据所述疲劳总寿命，获得所述试件的损伤函数；

根据所述损伤函数和所述不确定性恒幅循环应力，获得所述剩余强度。

7.根据权利要求1所述的基于不确定性预测试件安全断裂疲劳寿命的方法，其特征在于，裂纹长度未超过所述安全裂纹长度的概率分布值满足如下第二关系式：

其中，F(a_s)表示在时间为t时裂纹长度未超过安全裂纹长度a_s的概率分布值，F_EIFS(·)表示EIFS的分布，U(a_s|u＝k)表示u的值取为k时，在下EIFS计算值U(a_s|u＝k)的函数；f_U(·)表示变量U的概率密度分布函数。