【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及在使用期限内需要承受反复应力水平的机械结构的疲劳裂纹扩展率和裂纹扩展长度的计算方法。
技术介绍
裂纹扩展率曲线是进行裂纹扩展分析的基本数据，然而其受多种因素的影响，如结构形式、加工工艺、载荷谱型、应力水平等，较难确定，特别是变幅载荷下的裂纹扩展率更难确定。一般地，只有通过大量的裂纹扩展试验才能获得准确的裂纹扩展率，该方法对试验技术要求较高，且费时费力，增加了产品开发的费用和周期。 一直以来，人们尝试着将传统疲劳设计方法(包括静强度设计法)与基于断裂力学的耐久性设计法联系起来，建立它们之间的相互关系，如建立疲劳极限σW与裂纹扩展门槛值ΔKth之间的关系，从而通过某些疲劳性能参数确定其他性能参数，简化设计和试验过程，但它们尚不能与裂纹扩展率建立联系，不能对裂纹扩展率进行预测。 S-N曲线是传统疲劳设计方法的基础。在过去的几十年的发展过程中，积累了丰富的经验和试验数据。若能建立S-N曲线与裂纹扩展率曲线之间的函数关系，则可利用传统疲劳设计中丰富的数据预测结构的裂纹扩展率，从而减小裂纹扩展率对试验的依赖，大大节省产品开发的成本和时间。 专利技术内...
【技术保护点】
一种机械结构的裂纹扩展率和裂纹扩展寿命预测方法，其特征在于：（１）建立Ｓ－Ｎ、Ｐ－Ｓ－Ｎ曲线表达式与裂纹扩展率曲线表达式之间的关系；Ｓ－Ｎ曲线表达式与裂纹扩展率曲线表达式之间的关系为＊＊＊其中Ｓ－Ｎ曲线表达式 为Ｃ↓［１］＝△σ↑［ｍ］Ｎ↓［ｆ］，裂纹扩展率曲线表达式为ｄａ／ｄＮ＝Ｃ［β（α）△σ＊］↑［ｎ］，式中Ｃ↓［１］、ｍ、Ｃ、ｎ为材料常数，△σ表示结构承受的应力水平，Ｎ↓［ｆ］表示结构疲劳寿命，ａ↓［０］、ａ↓［ｆ］分别表示初始裂纹尺寸和极限裂纹尺寸，ａ、Ｎ分别表示裂纹长度和载荷循环次数，ｄａ／ｄＮ表示裂...
【技术特征摘要】
1.一种机械结构的裂纹扩展率和裂纹扩展寿命预测方法，其特征在于(1)建立S-N、P-S-N曲线表达式与裂纹扩展率曲线表达式之间的关系；S-N曲线表达式与裂纹扩展率曲线表达式之间的关系为其中S-N曲线表达式为C1＝ΔσmNf，裂纹扩展率曲线表达式为式中C1、m、C、n为材料常数，Δσ表示结构承受的应力水平，Nf表示结构疲劳寿命，a0、af分别表示初始裂纹尺寸和极限裂纹尺寸，a、N分别表示裂纹长度和载荷循环次数，表示裂纹长度随载荷循环次数的变化率，即裂纹扩展率，β(a)表示应力强度因子修正系数，其与结构形式和裂纹长度等有关若P-S-N曲线表达式为则P-S-N曲线与裂纹扩展率曲线之间的关系为式中C1p、mp为材料常数，Np表示具有一定可靠度p的疲劳寿命；(2)块谱载荷、超载迟滞载荷以及随机载荷下的裂纹扩展率和裂纹扩展寿命预测方法；机械结构在块谱载荷下工作时，每级载荷下的裂纹扩展率参数为其中每一级载荷下结构的S-N曲线表达式为裂纹扩展率为式中Δσi表示第i级应力水平，Nfi表示与Δσi对应的疲劳寿命；C1i、mi、Ci、ni分别为第i级载荷下材料常数，afi表示第...
【专利技术属性】
技术研发人员：聂宏，杨谋存，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]
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