[发明专利]一种复杂载荷和环境下的构件寿命预测方法

摘要

本发明公开了一种复杂载荷和环境下的构件寿命预测方法，属于构件疲劳性能测试技术领域。本发明通过有限元等方法分析关键构件不同工况应力(应变)状态和温度分布，结合实际测试进行验证；根据构件关键部位的形状、表面状态设计出反映形状和应力(应变的)特征的简化构件；根据应力和温度特征，建立构件的服役条件载荷谱，适当简化确认加载形式；制作测试构件和对应夹具工装，然后在试验机上按照载荷谱测试构件的疲劳性能，进而获得服役构件的疲劳寿命。本发明解决了复杂载荷和环境下的关键构件难于测试和材料的高温疲劳性能测试成本很高的问题，测试成本低、时间短、操作方便，适用于内燃机和燃气轮机制等复杂服役工况的构件。

主权项

一种复杂载荷和环境下的构件寿命预测方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：(1)通过有限元分析获得不同工况下关键构件的应力和温度特征；(2)测试关键构件的实际应力和温度特征，并根据所得实际应力和温度特征对步骤(1)中的有限元分析结果进行验证和校对；(3)将步骤(2)校对后的关键构件的应力和温度特征进行简化后，建立关键构件的服役载荷谱；(4)确定关键构件上的关键部位，然后根据该关键部位的应力和温度特征，选择等温拉‑拉、拉‑压、三点弯曲、四点弯曲，热疲劳和热机疲劳中的一种或几种作为疲劳加载形式；(5)根据关键部位的最大应力、几何形状、尺寸和表面状态，结合疲劳试验机最大载荷，制备等比例或缩放比例的简化构件以及与简化构件相对应的夹具工装，该简化构件能够反映关键部位的服役工况；(6)结合步骤(3)中确定的服役载荷谱，按照步骤(4)中选择的疲劳加载形式，在疲劳试验机上测试简化构件的疲劳性能，进而计算服役构件的疲劳寿命。