[发明专利]一种耦合应力梯度修正的缺口件多轴疲劳寿命预测方法

摘要

本发明公开一种耦合应力梯度修正的缺口件多轴疲劳寿命预测方法，应用于可靠性领域，为解决塑性金属结构件在多轴载荷和缺口效应共同作用时的疲劳寿命预测问题，本发明通过耦合临界平面法和应力梯度分布，建立了一种综合考虑多轴载荷和缺口效应共同作用下塑性金属结构件的疲劳寿命预测方法，本发明方法以临界平面法为基础，能较好地吻合裂纹沿着某平面萌生的机制；而基于最大主应力梯度对缺口效应进行修正，能够将缺口支撑效应的影响涵盖进来，且单元内应力梯度易获取，不会增加计算难度；并且经归一化处理后的应力梯度修正因子具有对任意尺寸缺口结构件的通用性，操作简便，适用面广。

主权项

1.一种耦合应力梯度修正的缺口件多轴疲劳寿命预测方法，其特征在于，在临界平面法的应变损伤的初始公式的基础上，引入基于应力梯度的修正因子来对缺口支撑效应进行修正，进而得到一个新的损伤参量，最后得到基于应力梯度修正的多轴疲劳寿命预测模型；具体包括以下步骤：S1.对待分析构件进行弹塑性有限元分析，确定其应力应变分布以及可能发生疲劳失效的危险区域，所述危险区域中含若干危险边界单元；S2.获取各危险区域对应的所有危险边界单元在某个稳定循环内的12个应力应变随时间变化的分量；S3.将步骤S2得到的所有危险边界单元在某个稳定循环内的12个应力应变随时间变化的分量作为输入，根据临界平面法，通过计算最大剪应变幅值确定临界平面并得到垂直于临界平面的最大正应力值；S4.根据危险点附近危险边界单元内的最大主应力的分布，计算危险边界单元内相对应力梯度；S5.重新对待分析构件进行弹塑性有限元分析，施加使构件整体应力水平均低于材料屈服极限的载荷，在此分析结果的基础上提取各危险边界单元内的最大主应力分布进而获得各危险边界单元相对应的相对应力梯度常数；S6.根据步骤S5得到的各危险边界单元对应的相对应力梯度常数对各危险边界单元的相对应力梯度进行归一化处理；S7.根据各危险边界单元相对应的归一化相对应力梯度、最大剪应变幅值以及最大正应力值计算得到基于应力修正后的损伤参量，进而带入寿命预测方程得到待检测构件的疲劳寿命。