[发明专利]耐久性分析中相对小裂纹扩展速率的计算方法

权利要求书

1.一种耐久性分析中相对小裂纹扩展速率的计算方法，其特征在于，包括：

利用da/dN＝Qa^b计算相对小裂纹扩展速率，其中，a为裂纹长度，N为应力循环次数，R为应力比，σ为峰值应力，Y为应力强度因子修正系数，C、n为用Paris公式表征的裂纹稳定扩展段的扩展参数；当a≤a_u时，Y₀＝Y,a_u为相对小裂纹尺寸上界；

当裂纹长度位于相对小裂纹范围内时，可将Y展开为a的高阶多项式的和，如式(5)所示：当裂纹长度相对较小时，与Y₀相比，式(5)等号右侧第2项为小量；即存在a_u，当a≤a_u时，可仅保留式(5)等号右侧第一项，有式(6)成立：Y＝Y₀ (6)。

2.根据权利要求1所述的耐久性分析中相对小裂纹扩展速率的计算方法，其特征在于，在所述利用da/dN＝Qa^b计算相对小裂纹扩展速率之前，所述耐久性分析中相对小裂纹扩展速率的计算方法还包括：

利用应力强度因子近似解确定相对小裂纹尺寸上界a_u；

当a＜a_u时，利用da/dN＝Qa^b计算相对小裂纹扩展速率。

3.根据权利要求2所述的耐久性分析中相对小裂纹扩展速率的计算方法，其特征在于，所述a_u的确定方法包括：基于应力强度因子近似解模拟裂纹扩展并获得a-Y曲线，按工程许用误差±5％确定a_u和Y₀。

4.根据权利要求1所述的耐久性分析中相对小裂纹扩展速率的计算方法，其特征在于，在耐久性实验中，裂纹萌生位置、双边裂纹扩展与单边裂纹扩展是随机的，双边裂纹中以较长裂纹为主裂纹并进行分析。

5.根据权利要求1-4任一项所述的耐久性分析中相对小裂纹扩展速率的计算方法，其特征在于，所述耐久性分析中相对小裂纹扩展速率的计算方法还包括：利用同种试件同一应力水平下的da/dN-a^n/2数据线性拟合的斜率与Q的计算公式进行重合性验证。

6.根据权利要求5所述的耐久性分析中相对小裂纹扩展速率的计算方法，其特征在于，所述线性拟合的斜率的求取方式为：

预设耐久性试验中，同种试件同一应力水平下的Q服从对数正态分布，令X＝lgQ，则X的概率密度函数为其中μ,σ分别为X的期望与标准差，相关参数求取方式为：

其中将Q₅₀视为所述同种试件同一应力水平下的da/dN-a^n/2数据线性拟合的斜率。

7.根据权利要求6所述的耐久性分析中相对小裂纹扩展速率的计算方法，其特征在于，所述重合性验证包括：

模拟预设情况下的裂纹扩展，所述预设情况包括：(1)单边裂纹、(2)双边对称裂纹、(3)位置不对称但初始长度相同的双边裂纹、(4)初始裂纹尺寸不相同，位置对称的双边裂纹以裂纹较长侧为主裂纹；使用割线法或修正的割线法获得裂纹扩展速率da/dN；对a＜a_u范围内的da/dN-a^n/2数据进行线性拟合，将斜率与Q对比，并计算误差，当所述误差在许可范围内，则验证结果为合理。