[发明专利]一种特征结构模拟件疲劳极限的测试方法

说明书

本发明涉及一种特征结构模拟件疲劳极限的测试方法，包括步骤在疲劳加载测试，以满足名义循环周次N_life且未发生断裂为达成条件，每达成条件一次，则初始应力增加5％作为最大应力S_MAX，并通过上述的关系得到对应的施加载荷Fi(i＝2,3,…,n)，以施加载荷Fi对特征结构模拟件继续进行疲劳加载测试，直至发生断裂，结束疲劳加载测试。本发明提供的特征结构模拟件疲劳极限的测试方法，适用于几乎所有几何结构复杂的模拟件；同时，对没有或轻微疲劳Coaxing效应的材料均适用，典型如钛铝、钛合金等，适用范围广，且适用的限制条件少。

技术领域

本发明涉及材料疲劳极限测试技术领域，具体提供一种特征结构模拟件疲劳极限的测试方法。

背景技术

材料应用于实际构件时，往往具有一定的结构特征，在模拟环境下利用实际构件一种或多种几何特征设计的特征结构模拟件进行测试，可真实反映结构特征的服役性能。但是，特征结构模拟件加工成本高、测试成本高，实物取样时样品数量更是极其有限，而传统升降法疲劳极限测试需要大量样品，因此，如何用有限的模拟件获得特征部位的疲劳极限十分关键。

同时，对于如钛铝合金等脆性材料来说，其具有很强的脆性倾向，导致力学性能在不同试样间分散性大、疲劳强度对载荷水平极其敏感等，即便是标准试样的疲劳极限测试，也需要比传统金属更多的试样数量。

申请号为CN201510850219.5的发明专利公开了一种基于应变增量的疲劳极限快速预测方法。在梯度应力载荷下，应变量变化规律与温升变化规律十分相似，Luong法可用梯度载荷下对应的稳定温升值预测疲劳极限，利用梯度载荷下的应变量理论上可以快速预测疲劳极限。但是，上述预测方法难以获得具有复杂几何特征结构试件的疲劳极限。

有鉴于此，有必要设计一种改进的特征结构模拟件疲劳极限的测试方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是：在于提供特征结构模拟件疲劳极限的测试方法。

本发明的技术方案是：

提供一种特征结构模拟件疲劳极限的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，安装好具备预定几何特征设计的特征结构模拟件，利用有限元模拟的计算方式，获得特征结构模拟件的施加载荷F与对应最大应力S_MAX之间的关系；

获取所述特征结构模拟件所采用材料的名义疲劳极限S_life和名义循环周次N_life；

步骤2，由名义疲劳极限S_life和预定比例系数得到初始应力，将初始应力作为最大应力S_MAX，并通过上述的关系得到对应的施加载荷F1，以施加载荷F1对特征结构模拟件进行疲劳加载测试；

在疲劳加载测试，以满足名义循环周次N_life且未发生断裂为达成条件，每达成条件一次，则初始应力增加5％作为最大应力S_MAX，并通过上述的关系得到对应的施加载荷Fi(i＝2,3,…,n)，以施加载荷Fi对特征结构模拟件继续进行疲劳加载测试，直至发生断裂，结束疲劳加载测试；

步骤3，由发生断裂时的施加载荷F_n和所述关系得到施加载荷F_n所对应的最大应力S_fail；获取发生断裂时的施加载荷F_n所对应的疲劳循环周次N_n；

步骤4，根据所述疲劳循环周次N_n和疲劳载荷F_n，计算得到所述特征结构模拟件的疲劳极限S′_e，公式为：其中，

进一步的，疲劳循环周次N_n名义循环周次N_life。