【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种疲劳预测方法,特别涉及一种基于裂纹闭合的机械焊接构件的疲劳寿命预测方法,属于机械结构疲劳诊断分析
技术介绍
机械结构中,疲劳断裂是无法忽视的重要问题,当机械构件承受循环载荷时,通常将构件的疲劳裂纹形成寿命与疲劳裂纹扩展寿命相加组成构件的疲劳寿命。然而,在某些构件中,尤其是焊接件,会不可避免地存在着一些夹杂、疏松、微孔洞等初始微观缺陷,容易成为构件疲劳破坏的源头,这些初始缺陷或许可以消除裂纹的形成阶段,而裂纹扩展阶段就成为疲劳断裂的主要阶段。因此,可将这些缺陷近似看成小裂纹,而小裂纹的形成和扩展组成了疲劳裂纹的形成阶段,当小裂纹扩展到一定程度时,就进入了疲劳裂纹扩展阶段。对疲劳裂纹扩展阶段的分析通常利用断裂力学的方法,但在分析小裂纹扩展阶段时,小裂纹的扩展特性与长裂纹的扩展特性不同,并不能把断裂力学的方法直接应用到小裂纹的扩展。在裂纹扩展模型中考虑小裂纹的影响因素,并且将试件的疲劳破坏过程看成是由一长度很小的小裂纹连续扩展至试件破坏,基于断裂力学的方法来预测焊接构件的疲劳寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种基于裂纹闭合效应的疲劳寿命预测方法,通过在裂纹扩展模型中考虑小裂纹的影响因素,将试件的疲劳破坏过程看成是由一长度很小的小裂纹连续扩展至试件破坏,进而分析焊接构件的疲劳全寿命。为实现上述目的,本专利技术采用的技术方案是一种基于裂纹闭合效应的疲劳寿命预测方法,该方法的具体步骤如下:步骤1):对待测材料进行不同应力比下的疲劳裂纹扩展试验,采用七点递增多项式法和最小二乘法确定材料参数C、m;步骤2):材料系数C(R)的确定。 ...
【技术保护点】
一种基于裂纹闭合效应的疲劳寿命预测方法,其特征在于:该方法的具体步骤如下,步骤1):对待测材料进行不同应力比下的疲劳裂纹扩展试验,采用七点递增多项式法和最小二乘法确定材料参数C、m;步骤2):材料系数C(R)的确定;Paris公式的双对数公式为:lg(da/dN)=lgC+mlg(ΔK) (1)根据同一材料在不同应力比R下的疲劳裂纹扩展速率呈平行关系,当应力比R变化时,直线沿x轴平移,则变化后的应力比R的公式为:[lg(da/dN)]*=lgC+m(A1R2+A2R+A3)+mlg(ΔK) (2)因此得出:(da/dN)*=C10m(A1R2+A2R+A3)(ΔK)m---(3)]]>式(2)‑式(1)得到:([lg(da/dN)]*‑lg(da/dN))=m(A1R2+A2R+A3) (4)再通过不同应力比下疲劳裂纹扩展数据拟合得到参数A1,A2,A3;进而得到材料特性系数C(R)如下:C(R)=C10m(A1R2+A2R+A3)---(5)]]>步骤3):材料参数C*的确定;da/dN=C(R)(ΔK)m=C*(ΔKeff)m*--- ...
【技术特征摘要】
1.一种基于裂纹闭合效应的疲劳寿命预测方法,其特征在于:该方法的具体步骤如下,步骤1):对待测材料进行不同应力比下的疲劳裂纹扩展试验,采用七点递增多项式法和最小二乘法确定材料参数C、m;步骤2):材料系数C(R)的确定;Paris公式的双对数公式为:lg(da/dN)=lgC+mlg(ΔK) (1)根据同一材料在不同应力比R下的疲劳裂纹扩展速率呈平行关系,当应力比R变化时,直线沿x轴平移,则变化后的应力比R的公式为:[lg(da/dN)]*=lgC+m(A1R2+A2R+A3)+mlg(ΔK) (2)因此得出: ( d a / d N ) * = C 10 m ( A 1 R 2 + A 2 R + A 3 ) ( Δ K ) m - - - ( 3 ) ]]>式(2)-式(1)得到:([lg(da/dN)]*-lg(da/dN))=m(A1R2+A2R+A3) (4)再通过不同应力比下疲劳裂纹扩展数据拟合得到参数A1,A2,A3;进而得到材料特性系数C(R)如下: C ( R ) = C 10 m ( A 1 R 2 + A 2 R + A 3 ) - - - ( 5 ) ]]>步骤3):材料参数C*的确定; d a / d N = C ( R ) ( Δ K ) m = C * ( ΔK e f f ) m * - - - ( 6 ) ]]>又因为当Kmin<Kop时,ΔKeff=ΔK,并且m*=m,则得到:C*=C(R) (7)步骤4):裂纹闭合系数U的确定;以Paris公式为基础,并根据裂纹闭合效应得到疲劳裂纹扩展速率的表达式为: d a / d N = C * ( ΔK e f f ) m * = C * ( U Δ K ) m * - - - ( 8 ) ]]>其中C*、m*为与应力比无关的常数,ΔKeff为有效应力强度因子,U为裂纹闭合系数;当应力比为R时,闭合系数为U(R),材料系数为C(R),得到: C ( R ) ( Δ K ) m = C * ( U ( R ) Δ K ...
【专利技术属性】
技术研发人员:孙国芹,孙奉阳,陈亚静,
申请(专利权)人:北京工业大学,
类型:发明
国别省市:北京;11
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