[发明专利]一种具有裂纹缺陷的起重机金属结构剩余寿命计算方法

摘要

本发明公开了一种具有裂纹缺陷的起重机金属结构剩余寿命计算方法，包括如下步骤：步骤一、计算初始裂纹尺寸a₀；步骤二、计算临界裂纹尺寸a_c；步骤三、计算疲劳裂纹扩展寿命N_P：考虑等幅应力，将Paris公式积分，可得疲劳裂纹扩展寿命；步骤四、剩余寿命的确定：根据步骤三中计算出的疲劳裂纹扩展寿命N_P除以寿命安全系数n_N即为起重机金属结构剩余寿命。本发明是基于断裂力学裂纹扩展仿真的起重机金属结构剩余寿命计算方法，以期解决工程中疲劳数据缺乏和检测方法缺乏的问题，为今后相关规范规程的编制提供参考依据。

主权项

1.一种具有裂纹缺陷的起重机金属结构剩余寿命计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、计算初始裂纹尺寸a₀：对原始裂纹进行当量化处理，将其转化成规则化裂纹，根据规则化裂纹计算出初始裂纹尺寸a₀；所述初始裂纹尺寸a₀是指开始计算起重机金属结构剩余寿命时的最大原始裂纹尺寸；步骤二、计算临界裂纹尺寸a_c：所述临界裂纹尺寸a_c指在给定的受力情况下，起重机金属结构不发生脆断所容许的最大裂纹尺寸；临界裂纹尺寸a_c根据以下原则确定：起重机金属结构的应力强度因子范围ΔK小于快速扩展区起点的ΔK；由于临界裂纹尺寸a_c对疲劳寿命影响较小，用K_Ic的下限值代替快速扩展区起点的应力强度因子，由此可得：式中，K_Ic为材料的断裂韧度f为形状因子；σ为循环应力的最大值(MPa)；步骤三、计算疲劳裂纹扩展寿命N_P：考虑等幅应力，将Paris公式积分，可得疲劳裂纹扩展寿命为：式中，da/dN为疲劳裂纹扩展速率，ΔK为应力强度因子范围，ΔK＝K_max‑K_min；C为起重机金属结构的材料常数，m为直线斜率；步骤四、剩余寿命的确定：根据步骤三中计算出的疲劳裂纹扩展寿命N_P除以寿命安全系数n_N即为起重机金属结构剩余寿命。