The invention discloses a method for predicting the fatigue life of metal based on the analysis of the surface temperature evolution of the specimen. According to the temperature evolution curve of the natural cooling stage after fatigue failure, the evolution curve of heat dissipation rate is calculated. The relationship between the heat dissipation rate and the temperature rise of the heat exchange between the specimen and the external environment is obtained by combining the temperature evolution curve and the heat dissipation rate evolution curve. According to the corresponding relation, the critical temperature. The critical temperature rise is taken as the standard to determine the selection range of the initial temperature rise stage, the initial temperature rise slope is accurately calculated, and then the parameters of the prediction model are determined. The invention solves the key basic problem existing technologies can not accurately determine the initial temperature rise of the slope, and has the advantages of rapid, economic and accurate analysis, is a new technique for testing advanced metal material fatigue properties.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于试件表面温度演化分析的金属疲劳寿命预测方法,属于金属疲劳寿命预测方法
技术介绍
疲劳破坏是引起工程结构失效的最主要原因,工程结构中因疲劳失效引起破坏事故占失效总数的80%以上。另一方面,疲劳破坏事故又具有突然性。结构在发生疲劳失效之前往往没有明显的塑性变形,使得疲劳破坏事故难以通过检测手段进行预防。因此,在设计和生产制造之前对材料的疲劳性能进行有效的评估就显得非常重要。目前常用的疲劳研究手段主要是经验性的。通过记录金属材料在不同载荷下的疲劳寿命,并对试验结果进行统计分析,进而评估试验材料的疲劳性能。然而这些疲劳试验方法存在着试验周期长、试件消耗大、数据离散等一系列不足。这些都为获取材料的疲劳性能带来了相当大的困难。近些年来,一系列基于试件在疲劳载荷下能量耗散的金属材料疲劳性能分析检测方法被提出,被称为能量方法。与传统试验方法相比,能量方法在很大程度上缩短了试验周期,减少了试验材料的消耗,是一种快速、经济、准确的金属材料疲劳性能分析检测技术。其中,哈尔滨工业大学的张亮在其博士学位论文—《铝合金高周疲劳的能量耗散模型及寿命预测》中提出了一种基于能量耗散的金属材料高周疲劳寿命预测模型,并提出材料在疲劳载荷下的能量耗散可以用试件在疲劳载荷作用下温度演化曲线初始阶段的温度增加速率(简称为初始温升斜率)来表示。然而,在张亮所提出的方法中没有明确“初始阶段”的选取标准,使得根据不同范围的初始温度上升阶段计算得到初始温升斜率之间具有较大的差异,这给实际应用造成了一定程度的困难。对于用初始温升斜率表示能量耗散率的现有疲劳寿命预测技术来说,准 ...
【技术保护点】
一种基于试件表面温度演化分析的金属疲劳寿命预测方法,其特征在于,采用保温措施对待测试件进行保护,减少试件与疲劳试验机卡具之间的热传导,对待测试件进行不同应力水平下的循环加载,采用接触式测温方法测量试件表面中心温升演化曲线,当试件发生疲劳失效后,循环加载停止,试件进入自然冷却过程,继续采集试件表面的温升演化曲线,直到试件表面温升不再发生明显的下降,根据试件在自然冷却阶段的温升演化曲线,求得冷却阶段试件在单位时间内散失的热量随时间的变化规律,即获得试件冷却阶段的热散失率演化曲线;选取试件冷却阶段中的某一时刻,根据相应的温升演化曲线和热散失率演化曲线确定这一时刻的温升值和热散失率,确定二者的对应关系;重复这一过程,对试件冷却过程中每个测量时刻进行处理,获得整个冷却过程中热散失率和温升的对应关系曲线,根据热散失率和温升的对应关系曲线确定临界温升值;其选取标准为在此温升值之下试件的热散失率明显减小,将临界温升值作为选取试件初始温升阶段的标准来计算初始温升斜率,其选取范围为在循环加载的初始阶段温升值最低点到临界温升值之间,用计算得到的初始温升斜率乘以相应的疲劳寿命,确定疲劳寿命预测模型参数,根据疲 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于试件表面温度演化分析的金属疲劳寿命预测方法,其特征在于,采用保温措施对待测试件进行保护,减少试件与疲劳试验机卡具之间的热传导,对待测试件进行不同应力水平下的循环加载,采用接触式测温方法测量试件表面中心温升演化曲线,当试件发生疲劳失效后,循环加载停止,试件进入自然冷却过程,继续采集试件表面的温升演化曲线,直到试件表面温升不再发生明显的下降,根据试件在自然冷却阶段的温升演化曲线,求得冷却阶段试件在单位时间内散失的热量随时间的变化规律,即获得试件冷却阶段的热散失率演化曲线;选取试件冷却阶段中的某一时刻,根据相应的温升演化曲线和热散失率演化曲线确定这一时刻的温升值和热散失率,确定二者的对应关系;重复这一过程,对试件冷却过程中每个测量时刻进行处理,获得整个冷却过程中热散失率...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘雪松,郭少飞,方明,逯地,程森,
申请(专利权)人:哈尔滨工业大学,
类型:发明
国别省市:黑龙江;23
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