[发明专利]一种考虑表面硬度及塑性应变的微动疲劳寿命预测方法

权利要求书

1.一种考虑表面硬度及塑性应变的微动疲劳寿命预测方法，其特征在于，其具体操作步骤如下：

(1)、建立预测部件的有限元模型，输入材料参数，定义有限元模型中每个单元的损伤参量，并假设初始状态下所有单元未损伤，损伤参量的初始值为0；

(2)、在电脑软件中建立Chaboche弹塑性损伤本构模型，表征累积等效塑性应变增量和应力应变的关系；

(3)、纳入表面硬度相关因子，进行基于Chaboche NLCD寿命模型的损伤参量计算；

(4)、纳入表面硬度相关因子，进行基于塑性应变增量相关的非线性累积损伤模型的损伤参量的计算；

(5)、综合步骤(3)和步骤(4)的计算结果获得单元的损伤参量，当某一单元的损伤参量之和达到指定值后，认为该单元破坏失效，不再传力，并减小其刚度，若此时破坏失效单元构成的裂纹未达到指定长度回至步骤(3)继续计算，若破坏失效单元构成的裂纹达到指定长度后，认为该部件已发生疲劳破坏，停止计算并记录总循环数，所述总循环数即为寿命值。

2.根据权利要求1所述的一种考虑表面硬度及塑性应变的微动疲劳寿命预测方法，其特征在于：所述步骤(2)中，表征累积等效塑性应变增量和应力应变的关系，具体为，

在步骤(2)的Chaboche弹塑性损伤本构模型中，小变形假设下的总应变ε_ij可以表示为弹性应变ε^e_ij和塑性应变之和，即，

对于弹性应变ε^e_ij，损伤力学中有如下表达式，

式中，E为弹性模量，v为泊松比，σ_ij为柯西应力，σ_kkδ_ij为下标运算，D为损伤参量，

对于塑性应变有如下表达式，

式中，为塑性应变增量，λ为塑性因子，F为参量的Mises屈服函数，F的表达式如下，

式中，s_ij为应力偏量，α_ij为背应力，Y为屈服面半径，可认为是初始屈服应力，

联立式(3)和(4)可得，

式中，eq为等效角标，

在连续性条件下，塑性因子λ有如下表达式，

式中，Δp为累积等效塑性应变增量，为塑性应变速率，

对于背应力α_ij，有

式中，c_k、γ_k均为材料常数，为塑性应变，为第k组强化分量下的背应力。