[发明专利]一种预测缺陷对高周和超高周疲劳强度影响的方法

说明书

本发明提供一种预测缺陷对高周和超高周疲劳强度影响的方法，首先通过疲劳实验确定某寿命下光滑试样和含缺陷试样的高周和超高周疲劳强度，然后通过数学模型确定缺陷对该寿命下疲劳强度的影响关系。利用该关系，缺陷对疲劳强度的影响可以通过缺陷的尺寸来表征，进而可以预测缺陷对疲劳强度的影响。本发明公开的方法形式简单，便于应用，解决了缺陷对高周和超高周疲劳强度影响的数学模型描述和难以准确评估问题，为含缺陷材料或工程零部件的疲劳性能研究和评价提供了模型和技术支撑。

技术领域

本发明涉及一种预测材料或工程零部件高周和超高周疲劳强度的方法，具体为一种预测缺陷对高周和超高周疲劳强度影响的方法。

背景技术

实际工程零部件通常不可避免地存在各种类型的缺陷，比如材料制备过程中的冶金缺陷，零部件服役过程中可能的撞击缺陷，等等。外加载荷作用下，缺陷处的局部应力集中往往会导致疲劳裂纹的萌生，并显著降低材料的抗疲劳性能。因此，建立缺陷对疲劳强度的影响方法具有重要的科学意义和工程应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种预测缺陷对材料或工程零部件高周和超高周疲劳强度影响的方法。

本发明的技术内容为：

一种预测缺陷对高周和超高周疲劳强度影响的方法，包括如下步骤：

(1)对用于预测的光滑试样和含缺陷试样进行疲劳实验，获得用于预测的某寿命下光滑试样的疲劳强度，以及含缺陷试样的疲劳强度σ_w,1，σ_w,2，…，σ_w,n和相应的缺陷尺寸其中area_i(i＝1，2，...，n)为缺陷i垂直于主应力轴的投影面积；

(2)假定该寿命下疲劳强度与缺陷尺寸满足如下关系：

即

其中，σ_w表示疲劳强度，σ_w,0表示光滑试样疲劳强度；表示缺陷尺寸，area为缺陷垂直于主应力轴的投影面积；为临界缺陷尺寸，小于该尺寸，缺陷对疲劳强度没有影响；m和C是参数，与材料、疲劳寿命和缺陷引入形式有关；

(3)将得到的材料参数m和C代入式(2)，得到缺陷对该寿命下疲劳强度的影响模型。

进一步的，所述的疲劳实验包括轴向应力疲劳实验、旋转弯曲疲劳实验、四点弯曲疲劳实验、超声频率疲劳实验。

进一步的，缺陷尺寸通过缺陷的制备方法获得。

还可以为，缺陷尺寸通过测量来确定。

进一步的，测量方法为对疲劳断口扫描电镜图片上缺陷尺寸的测量来确定，优选的，通过图像处理软件对疲劳断口扫描电镜图片上缺陷尺寸的测量来确定。

进一步的，缺陷尺寸≤1000μm。

进一步的，m通过对低于光滑试样疲劳强度的缺陷试样疲劳强度和缺陷尺寸采用最小二乘法得到；优选的，m的计算方法为：

进一步的，C通过对低于光滑试样疲劳强度的缺陷试样疲劳强度和缺陷尺寸采用最小二乘法得到；优选的，C的计算方法为：

本发明公开的方法通过疲劳实验确定某寿命下光滑试样和含缺陷试样的高周和超高周疲劳强度，然后通过数学模型确定缺陷对该寿命下疲劳强度的影响关系。利用该关系，缺陷对疲劳强度的影响可以通过缺陷的尺寸来表征，进而可以预测缺陷对疲劳强度的影响。本发明公开的方法形式简单，便于应用，解决了缺陷对高周和超高周疲劳强度影响的数学模型描述和难以准确评估问题，为含缺陷材料或工程零部件的疲劳性能研究和评价提供了模型和技术支撑。

附图说明