一种冷挤压强化孔结构的疲劳寿命预测方法技术

本发明专利技术涉及一种冷挤压强化孔结构的疲劳寿命预测方法，步骤为：(1)开展标准圆棒试样的低循环疲劳试验，获取材料工况条件下的低循环疲劳寿命数据；(2)基于材料标准光滑圆棒试样低循环疲劳试验数据，建立材料的Smith‑Watson‑Topper(SWT)寿命模型；(3)开展未强化的中心圆孔平板试样工况条件下的低循环疲劳试验，获取试样的低循环疲劳寿命，并进行有限元模拟；(4)结合SWT寿命模型和未强化的中心圆孔平板试样的疲劳寿命，确定临界距离表达式；(5)由多条应力‑寿命(S‑N)曲线，建立考虑残余应力修正的Sines多轴疲劳准则，结合临界距离，对孔结构疲劳寿命进行预测。

【技术实现步骤摘要】
一种冷挤压强化孔结构的疲劳寿命预测方法
本专利技术是一种冷挤压强化孔结构的疲劳寿命预测方法，它是一种能够考虑冷挤压强化后残余应力的低循环疲劳寿命评估方法，属于航空航天发动机

技术介绍
轮盘作为航空发动机重要承力部件，服役时承受高转速引起的离心载荷、热载荷以及振动载荷等共同作用，工作条件恶劣。此外，轮盘及盘环类零件通常由于螺栓连接、通气等功能需要开孔，孔结构存在严重的应力集中，极易诱发疲劳失效，多是轮盘的限寿部位。目前通常采用的表面强化技术包括喷丸强化、激光冲击强化和冷挤压强化等。对于孔结构而言，冷挤压强化工艺具有过程简单、强化效果好等特点，在产生很小的塑性变形量情况下，可实现孔边可控的深层、高残余压应力，且残余应力能够较稳定地保持，因而可作为提高孔结构疲劳寿命的有效方法。目前对于缺口件疲劳寿命的分析方法主要有局部应力应变法、应力梯度法和临界域法，但这些方法均未能有效考虑冷挤压残余应力的影响，利用这些寿命预测方法往往会得到相对保守的寿命结果，不利于提高零部件的经济性。因此需要建立考虑孔挤压强化残余应力的寿命预测模型。现有文献“F本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冷挤压强化孔结构的疲劳寿命预测方法，其特征在于，包括步骤如下：/n(1)开展不同最大应变幅ε

【技术特征摘要】
1.一种冷挤压强化孔结构的疲劳寿命预测方法，其特征在于，包括步骤如下：
(1)开展不同最大应变幅εmax的标准光滑圆棒试样的低循环疲劳试验，获取材料工况条件下的低循环疲劳寿命数据；所述工况条件包括材料的工作温度和载荷条件；所述低循环疲劳寿命是指通过标准光滑圆棒试样在不同最大应变幅的低循环疲劳试验得到的合金低循环疲劳寿命；
(2)基于步骤(1)材料标准光滑圆棒试样低循环疲劳试验数据，建立材料的SWT寿命模型，根据标准光滑圆棒试样的低循环疲劳寿命试验结果，获取SWT寿命模型中的疲劳强度系数σ′f、疲劳强度指数b、疲劳延性系数ε′f和疲劳延性指数c，SWT寿命模型的表达式为：



所述疲劳强度系数σ′f、疲劳强度指数b、疲劳延性系数ε′f和疲劳延性指数c均是SWT寿命模型中的需要根据试验结果确定的参数；
(3)开展未强化的中心圆孔平板试样工况条件下的低循环疲劳试验，获取中心圆孔平板试样工况条件下的低循环疲劳寿命，并进行有限元模拟；所述中心圆孔平板疲劳试样是指根据轮盘应力集中部位的结构特征而设计的模拟件，并根据轮盘服役条件确定载荷水平和试验温度；
(4)由步骤(2)建立的SWT寿命模型和步骤(3)中未强化的中心圆孔平板试样的低循环疲劳寿命，确定反映中心圆孔平板试样的孔结构特征的临界距离表达式，所述临界距离是指以某点上的有效应力、应变来计算缺口疲劳寿命时，该点与缺口位置的距离，临界距离表示为试样疲劳寿命的函数；
(5)通过不同载荷条件下的S-N曲线，建立考虑残余应力修正的Sines多轴疲劳准则，结合已获取的临界距离的表达式，实现寿命预测；所述不同载荷条件下的S-N曲线是指由试验或查阅材料手册获取的不同最大应力、不同应力比下的应力-寿命曲线；所述Sines多轴疲劳准则是一种适合于金属材料的多轴疲劳准则。


2.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：王荣桥，胡殿印，靳盛哲，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11