[发明专利]一种当量初始缺陷尺寸测定与评估方法

权利要求书

1.一种当量初始缺陷尺寸测定与评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.对模拟试件进行m种应力下的成组疲劳试验，对不同种应力下的有效断口进行断口判读并获得相对小裂纹尺寸范围内的(a,t)数据；其中，对于第i种应力水平下的所有L_i个有效断口给出的(a,t)数据组成第i个数据集，第i个数据集中的第k个有效断口有s对(a,t)数据，相对小裂纹尺寸范围一般取0.1-1.2mm；

S2.根据第i个数据集所记录的(a,t)数据计算各有效试件的裂纹扩展参数Q_ik，及第i种应力水平下的纹裂扩展参数Q_i；

S3.选择裂纹萌生时间TTCI的分布模型为对数正态模型，基于纹裂扩展参数Q_i确定第i种应力水平下的EIFS控制曲线，引入随机变量Z_i，求取Z_i的数学期望和均方差建立指定参考裂纹尺寸a_r下的EIFS分布函数；

S4.对参数a_r、μ_z和σ_z进行优化，使试验所得的(a,t)数据构成的统计量Z_ik与统计量理论分布的偏差平方和SSE最小，得到优化后的通用EIFS分布函数；

其中，S2的具体步骤为：

1)确定与参考裂纹尺寸a_r相对应的t值；用(a_r)_v表示第v个选取的不同参考裂纹尺寸，(t_ik)_v表示第k个断口中与参考裂纹尺寸(a_r)_v对应的t值；取包含(a_r)_v的3个(lna_ik，t_ik)数据，按三点lagrange插值确定(a_r)_v对应的裂纹萌生寿命(t_ik)_v；

式中，a_ikl(l＝1、2、3)、t_ikl(l＝1、2、3)为所选取的3对(a_ik，t_ik)数据；

2)计算第i个数据集中与(a_r)_v相对应的t的平均值(t_i)_v：

将求出的[(a_r)_v，(t_i)_v]数据组通过直接拟合法和间接拟合法求出第i种应力水平下的裂纹扩展参数Q_i。

2.根据权利要求1所述的一种当量初始缺陷尺寸测定与评估方法，其特征在于，基于式(1)描述相对小裂纹阶段的裂纹扩展：

da/dt＝Qa^b (1)

其中参数Q和b为与材料特性、载荷谱、结构细节类型相关的参数；

对式(1)两侧同时积分，b＝1时：

a(t₁)＝a(t₂)exp[-Q(t₂-t₁)] (2)

b＞1时：

a(t₁)＝{[a(t₂)]^-c+cQ(t₂-t₁)}^-1/c (3)

式中，c＝b-1；

令t₁＝0，t₂＝T，a(t₂)＝a(T)＝a_r，则EIFS控制曲线为：

b＝1时：

X＝a(0)＝a_rexp(-QT) (4)

b＞1时：

式中，c＝b-1。