[发明专利]应力强度因子的高斯数值型单变量权函数法及电子设备

说明书

本发明实施例提供一种应力强度因子的高斯数值型单变量权函数法及电子设备。单变量权函数法包括：采用高斯数值积分公式对单变量权函数的应力强度因子积分表达式进行多项式化处理；获取与高斯数值积分点数量相同的已知载荷及已知应力强度因子列表；采用多元拉格朗日数值插值方法对已知应力强度因子进行插值，计算已知应力强度因子；将已知载荷与已知应力强度因子输入应力强度因子积分多项式；求解线性方程组得到权函数数值；将权函数数值输入应力强度因子积分多项式，求解应力强度因子。不需要推导权函数复杂的表达式，适用于不同形状裂纹体、不同类型裂纹、不同裂纹前缘点尖端在复杂应力下的应力强度因子计算，提高了权函数的工程适用性。

技术领域

本发明涉及断裂力学与航空发动机损伤容限设计技术领域，尤其涉及一种用于计算应力强度因子的高斯数值型单变量权函数法及电子设备。

背景技术

航空发动机大尺寸风扇、轮盘等长期工作在高速旋转状态，若设计不当，这些高能件很容易在如此恶劣的工作条件下发生破裂，产生非包容性毁坏，造成机毁人亡的严重事故。盘类零件(特别是粉末冶金涡轮盘)在制备和加工过程中会不可避免地引入夹杂等缺陷，使得轮盘在使用过程中不可预计地过早萌生裂纹。为了保证安全，航空发动机设计需要对此断裂关键件进行损伤容限设计，以保证此类零件具有较长的裂纹扩展寿命，保证具有充分的时间条件在检查周期内发现潜在的裂纹。

损伤容限设计的核心是裂纹扩展分析，而裂纹扩展分析的前提是高效、准确地计算裂纹扩展驱动力参数。对于航空发动机大风扇、轮盘等结构用高强材料，应力强度因子是最常使用的裂纹扩展驱动力参数。鉴于有限元法虽然精度较高但效率堪忧，基于权函数的应力强度因子计算方法成为目前各大主流商用裂纹扩展分析软件(如DARWIN软件，NASAGRO软件等)中最常采用的方法。

但是，现有权函数方法均需要假设或推导权函数得到显式表达式，而对于某些裂纹体较复杂的情况，权函数的显式表达式往往很难构建。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本发明实施例提供了一种应力强度因子的高斯数值型单变量权函数法及电子设备，以解决复杂裂纹体权函数显式表达式构建难的问题。

一方面，本发明实施例提供一种应力强度因子的高斯数值型单变量权函数法，包括：

采用高斯数值积分公式对单变量权函数的应力强度因子积分表达式进行多项式化处理，得到单变量权函数的应力强度因子积分多项式；

获取与高斯数值积分点数量相同的已知载荷及与所述已知载荷对应的已知应力强度因子列表；

采用多元拉格朗日数值插值方法，对已知应力强度因子进行插值，计算指定裂纹尺寸配置和裂纹体几何尺寸配置下的已知应力强度因子；

将所述已知载荷与所述已知应力强度因子输入所述应力强度因子积分多项式，得到用于求解权函数数值的线性方程组；

求解所述线性方程组得到指定裂纹尺寸配置和裂纹体几何尺寸配置下的权函数数值；

将所述权函数数值输入所述应力强度因子积分多项式，求解指定裂纹尺寸配置和裂纹体几何尺寸配置情况在复杂应力分布下的应力强度因子。

另一方面，本发明实施例还提供一种可读存储介质，其上具有可执行指令，当可执行指令被执行时，使得计算机执行前述任一项所述的应力强度因子的高斯数值型单变量权函数法中的步骤。

另一方面，本发明实施例还提供一种电子设备，所述设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有适于所述处理器执行的计算机程序指令，所述计算机程序指令被所述处理器运行时执行如上任一项所述的应力强度因子的高斯数值型单变量权函数法中的步骤。