一种模拟疲劳裂纹扩展中超载迟滞效应的模型制造技术

一种模拟疲劳裂纹扩展中超载迟滞效应的模型，以裂纹尖端所处位置来判断裂纹扩展状态，根据迟滞状态的判断条件，采用分段函数的形式推得无迟滞应力强度因子的表达式。将材料的超载截止比视为疲劳载荷应力比的函数。在考虑压缩超载对拉伸超载所产生的迟滞效应的削弱作用时，引入削弱因子，对超载影响区内的残余应力强度因子进行修正。经试验验证，模型计算得到的寿命值与试验值的相对误差均在±5％以内。

A model for simulating the effects of overload delay in fatigue crack growth

A simulation of fatigue crack propagation in overload retardation model, the crack tip location to determine the state of crack growth, according to the judgment condition of state hysteresis, a piecewise push no delay, the expression of the stress intensity factor. The overload cut-off ratio of the material is considered as a function of the fatigue load stress ratio. When considering the effect of compressive overload on the hysteresis effect caused by tensile overloading, a reduction factor is introduced to correct the residual stress intensity factor in the overload affected zone. The experimental results show that the relative errors between the calculated values and the experimental values are within + 5%.

【技术实现步骤摘要】
一种模拟疲劳裂纹扩展中超载迟滞效应的模型
本专利技术涉及一种疲劳裂纹扩展寿命模型，具体涉及一种存在超载迟滞效应的疲劳裂纹扩展寿命模型。
技术介绍
对于在服役中承受随机交变载荷的结构，其疲劳裂纹扩展寿命受载荷作用顺序的影响。高载作用后的低载循环中，结构的疲劳裂纹扩展速率降低，明显低于无高载作用时的扩展速率，结构的疲劳裂纹扩展寿命变长，这一现象称为超载迟滞。试验结果已经证明，拉伸超载作用后，疲劳裂纹扩展速率逐渐降低，裂纹扩展一定长度后，扩展速率达到最小值，表现出延迟迟滞现象，随后扩展速率逐渐回升，恢复到无超载作用时的扩展速率水平，迟滞效应消失，且拉伸超载越大，迟滞效应越强，结构的疲劳裂纹扩展寿命越长。而若在拉伸超载作用后施加压缩超载，则压缩超载会削弱拉伸超载所产生的迟滞效应，使结构的疲劳裂纹扩展寿命变短，且压缩超载越大，对拉伸超载所产生的迟滞效应削弱越多，结构的疲劳裂纹扩展寿命越短。J.B.Chang等人提出的“改进的广义Willenborg模型”是模拟超载迟滞效应的较有名且有效的方法，该方法以当前裂尖前方单调塑性区边界与超载作用后的单调塑性区边界重合作为迟滞结束的判断条件，并据此推得无本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟疲劳裂纹扩展中超载迟滞效应的模型，其特征在于，具体过程是：步骤1，确定超载影响区内无迟滞应力强度因子；所确定的超载影响区内无迟滞应力强度因子K

【技术特征摘要】
1.一种模拟疲劳裂纹扩展中超载迟滞效应的模型，其特征在于，具体过程是：步骤1，确定超载影响区内无迟滞应力强度因子；所确定的超载影响区内无迟滞应力强度因子K*的表达式为公式(21)中，Δa为施加超载后裂纹扩展量，ρrev为拉伸超载作用后的反向塑性区尺寸，ρOL为拉伸超载作用后的单调塑性区尺寸，KOL为拉伸超载的应力强度因子；ρ1为施加超载点疲劳载荷的单调塑性区尺寸，ρ2为超载迟滞结束点疲劳载荷的单调塑性区尺寸；步骤2，确定当前应力比下的超载截止比；所确定的当前应力比下的超载截止比γSR的表达式为公式(29)中，γS0为应力比为零时的超载截止比，R为应力比；步骤3，确定压缩超载的削弱因子；所确定的压缩超载的削弱因子r的表达式为公式(31)中，Δρ1为拉伸超载作用后的残余单调塑性区尺寸，即单调塑性区尺寸与反向塑性区尺寸之差；Δρ2为拉压超载作用后的残余单调塑性区尺寸，即单调塑性区尺寸减去反向塑性区尺寸和拉伸超载与压缩超载之间的裂纹扩展量Δa′的差值；步骤4，计算结构的疲劳裂纹扩展寿命；通过公式(37)确定有效应力强度因子最大值Keff,max和有效应力强度因子最小值Keff,min公式中，Keff,max为有效应力强度因子最大值，Keff,min为有效应力强度因子最小值，Kmax为疲劳载荷的最大应力强度因子，Kmin为疲劳载荷的最小应力强度因子，φ为考虑超载截止比的修正项；将确定的有效应力强度因子最大值Keff,max和有效应力强度因子最小值Keff,min代入公式(38)，得到有效应力比Reff以得到的有效应力强度因子最大值Keff,max替代Walker公式(36)中的Kmax，以得到的有效应力比Reff替代Walker公式(36)中的R，通过Walker公式...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭小华，李亚智，冯盼盼，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61