[发明专利]一种基于试件表面温度演化分析的金属疲劳寿命预测方法

摘要

本发明公开了一种基于试件表面温度演化分析的金属疲劳寿命预测方法。根据疲劳失效后试件自然冷却阶段的温升值演化曲线计算相应的热散失率演化曲线。将温升值演化曲线和热散失率演化曲线结合分析，获得表示试件与外部环境之间热交换的热散失率和温升值对应关系。根据这种对应关系确定临界温升值。以临界温升值为标准确定初始温度上升阶段选取范围，准确计算初始温升斜率，进而确定预测模型参数，对金属材料的疲劳寿命进行预测。本发明解决了现有相关技术不能准确测定初始温升斜率的关键基础问题，同时具有快速、经济、准确等优点，是一种先进高效的金属材料疲劳性能分析检测新技术。

主权项

1.一种基于试件表面温度演化分析的金属疲劳寿命预测方法，其特征在于，采用保温措施对待测试件进行保护，减少试件与疲劳试验机卡具之间的热传导，对待测试件进行不同应力水平下的循环加载，采用接触式测温方法测量试件表面中心温升演化曲线，当试件发生疲劳失效后，循环加载停止，试件进入自然冷却过程，继续采集试件表面的温升演化曲线，直到试件表面温升不再发生明显的下降，根据试件在自然冷却阶段的温升演化曲线，求得冷却阶段试件在单位时间内散失的热量随时间的变化规律，即获得试件冷却阶段的热散失率演化曲线；选取试件冷却阶段中的某一时刻，根据相应的温升演化曲线和热散失率演化曲线确定这一时刻的温升值和热散失率，确定二者的对应关系；重复这一过程，对试件冷却过程中每个测量时刻进行处理，获得整个冷却过程中热散失率和温升的对应关系曲线，根据热散失率和温升的对应关系曲线确定临界温升值；其选取标准为在此温升值之下试件的热散失率明显减小，将临界温升值作为选取试件初始温升阶段的标准来计算初始温升斜率，其选取范围为在循环加载的初始阶段温升值最低点到临界温升值之间，用计算得到的初始温升斜率乘以相应的疲劳寿命，确定疲劳寿命预测模型参数，根据疲劳寿命预测模型对金属材料的疲劳寿命进行预测，所述预测模型如下：N_f·R＝C，其中N_f为材料的疲劳寿命，R为初始温升斜率，C为材料常数。