[发明专利]储液罐疲劳寿命预测方法

权利要求书

1.一种储液罐疲劳寿命预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

基于储液罐的表面校正系数与表面粗糙度系数，构建储液罐罐壁的寿命数值模型，包括：建立应力强度因子和裂纹扩展速率的关系模型；获取储液罐的表面校正系数与表面粗糙度系数；根据所述储液罐的表面校正系数与表面粗糙度系数，对所述应力强度因子和裂纹扩展速率的关系模型进行调整，得到储液罐罐壁的寿命数值模型；

基于储液罐的腐蚀疲劳起始寿命以及腐蚀疲劳长裂纹扩展寿命，构建储液罐罐底的寿命数值模型，包括：将所述腐蚀疲劳裂纹起始寿命等效为长裂纹扩展的一部分，构建储液罐罐底的寿命数值模型；

根据所述储液罐罐壁的寿命数值模型和/或所述储液罐罐底的寿命数值模型，对储液罐疲劳寿命进行预测；

其中，应力强度因子和裂纹扩展速率的关系模型为：

其中，a表示裂纹长度，N表示应力循环次数，为裂纹扩展速率；C、m为材料常数，ΔK为施加的周期应力强度因子幅度；

对上式进行积分得到：

其中，a₀为初始裂纹尺寸，a₁为临界裂纹尺寸，Δσ为裂纹处应力幅值；f为构件几何与裂纹尺寸的函数；

f如下式所示：

其中，W为试件的宽度，b_i(i＝1,2,3,4)是常数，其中b₁＝1.12。

2.如权利要求1所述的储液罐疲劳寿命预测方法，其特征在于，应力强度因子和裂纹扩展速率的关系模型包括初始裂纹尺寸和临界裂纹尺寸，所述根据所述储液罐的表面校正系数与表面粗糙度系数，对所述应力强度因子和裂纹扩展速率的关系模型进行调整，得到储液罐罐壁的寿命数值模型的步骤具体包括：

根据所述储液罐的表面校正系数与表面粗糙度系数对所述初始裂纹尺寸和临界裂纹尺寸进行调整，得到储液罐罐壁的寿命数值模型，其中，储液罐罐壁的寿命数值模型如下：

其中，k_a表示表面校正系数，k_r表示表面粗糙度系数。

3.如权利要求1所述的储液罐疲劳寿命预测方法，其特征在于，所述基于储液罐的腐蚀疲劳起始寿命以及腐蚀疲劳长裂纹扩展寿命，构建储液罐罐底的寿命数值模型的步骤，还包括：

建立腐蚀疲劳裂纹扩展速率模型；

根据所述腐蚀疲劳裂纹扩展速率模型，等效得到腐蚀疲劳寿命模型，所述腐蚀疲劳寿命模型包括等效初始缺陷尺寸以及断裂失效尺寸；

其中，所述腐蚀疲劳裂纹扩展速率模型为：

其中，ΔK_th表示腐蚀疲劳裂纹扩展的门槛值，为腐蚀疲劳裂纹扩展速率；

对上式两侧积分，得到腐蚀疲劳寿命模型如下所示：

其中，a_i表示等效初始缺陷尺寸，a_c表示断裂失效尺寸；N_C表示断裂失效时应力循环次数。

4.如权利要求1所述的储液罐疲劳寿命预测方法，其特征在于，所述基于储液罐的腐蚀疲劳起始寿命以及腐蚀疲劳长裂纹扩展寿命，构建储液罐罐底的寿命数值模型的步骤，还包括：

建立蚀坑临界深度与临界应力强度因子的关系模型；

根据所述蚀坑临界深度与临界应力强度因子的关系模型，计算得到腐蚀疲劳点蚀寿命；

根据疲劳小裂纹扩展速率，计算腐蚀疲劳小裂纹寿命；

基于所述腐蚀疲劳点蚀寿命以及所述腐蚀疲劳小裂纹寿命，计算得到腐蚀疲劳起始寿命；

其中，蚀坑临界深度d_c与临界应力强度因子K_p的关系模型为：

腐蚀疲劳点蚀寿命N_p为：

腐蚀疲劳小裂纹寿命N_s为：

腐蚀疲劳起始寿命N_i为：N_i＝N_p+N_s；

Y为形状系数，σ为交变应力；为点腐蚀速率，该点腐蚀速率包括点腐蚀形核过程，表示疲劳小裂纹扩展速率。