[发明专利]一种基于三维分形维数的腐蚀疲劳剩余寿命预测方法

摘要

本发明提出了一种基于腐蚀表面三维分形维数的铝合金结构剩余寿命预测方法，首先通过图像设备获取铝合金结构腐蚀表面形貌，再利用三维分形维数算法计算腐蚀形貌分形维数，最后根据腐蚀形貌分形维数结合铝合金非腐蚀S‑N曲线得到含应力集中铝合金结构剩余疲劳寿命。本发明方法基于铝合金结构实际腐蚀形貌，能够更加准确的反映结构的腐蚀疲劳损伤严重程度。本发明方法无需额外的腐蚀疲劳试验数据，也无需研究腐蚀表明蚀坑的细节尺寸及尺寸概率分布，就可计算得到不同结构形式的腐蚀疲劳剩余寿命，具有通用性好，便于现场使用，计算成本和计算时间低等优点。本发明方法可用于大型结构腐蚀疲劳剩余寿命的现场评估。

主权项

1.一种基于三维分形维数的腐蚀疲劳剩余寿命预测方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1：获取腐蚀形貌通过图像设备获取结构疲劳危险区域腐蚀形貌三维图像并保存；步骤2：基于腐蚀形貌轮廓线计算三维分形维数步骤2.1计算腐蚀形貌轮廓线分形维数从腐蚀形貌三维图形中提取n条轮廓线并计算获得轮廓线分形维数FL；步骤2.2计算腐蚀形貌三维分形维数由轮廓线分形维数FL根据式(1)计算得到整个腐蚀区域的三维分形维数步骤3：计算KT＝1情况的腐蚀疲劳剩余寿命无应力集中腐蚀疲劳剩余寿命可根据式(2)结合三维分形维数FA和材料常数a和bσ0计算得到，lg FA＝alg N+bσ0   (2)；步骤4：计算腐蚀疲劳缺口系数步骤4.1计算腐蚀应力集中系数腐蚀应力集中系数可根据式(3)结合三维分形维数FA，材料常数α和β计算得到，lg KTc＝αlg FA+β   (3)；步骤4.2计算腐蚀疲劳缺口系数由式(4)结合腐蚀应力集中系数计算得到腐蚀疲劳缺口系数步骤5：计算应力集中部位腐蚀疲劳剩余寿命应力集中部位腐蚀疲劳剩余寿命可根据式(5)结合腐蚀疲劳缺口系数计算得到lg Nnc＝c+d lg(KfcSnc)   (5)；式中变量Nnc即为含应力集中结构的腐蚀疲劳剩余寿命。