一种基于主成分分析的缺陷形貌等效与寿命评估方法技术

本发明专利技术涉及一种基于主成分分析的缺陷形貌等效与寿命评估方法，(1)基于主成分分析法对缺陷进行椭球等效，获取缺陷的尺寸与空间取向特征；(2)采用有限元批量计算与深度置信神经网络相结合，建立缺陷取向特征与缺陷局部应力集中程度的关联；(3)基于微塑性理论，提出了一种缺陷致裂的有效应力确定方法，并基于有效应力建立疲劳寿命评估方法。本发明专利技术采用缺陷轮廓的三维坐标作为样本数据，形成三维正交空间，采用主成分分析方法唯一确定三维正交空间内的三个主成分及主成分向量，避免了传统椭球等效过程中的人为误差，同时将等效后的数据直接用于缺陷致裂应力的抽样计算，实现了增材制造材料疲劳寿命特征的准确评估。造材料疲劳寿命特征的准确评估。造材料疲劳寿命特征的准确评估。

【技术实现步骤摘要】
一种基于主成分分析的缺陷形貌等效与寿命评估方法


[0001]本专利技术属于材料力学性能预测及强度评估领域，涉及一种基于主成分分析的缺陷形貌等效与寿命评估方法。

技术介绍

[0002]“近净成形”的增材制造技术，因成型精度高、成分均匀、组织致密等优点，为突破复杂构型的航空发动机叶/盘结构一体化制造瓶颈提供了一条新途径。本世纪以来，欧美国家已将增材制造技术列为军工发展的着力点和重要方向。然而，增材制造技术在航空发动机零部件的应用主要集中在功能部件，在承载部件中仍较为少见。这主要是由于增材制造成型过程中，不可避免会产生微气孔等缺陷，且无法通过后处理工艺完全消除，造成其局部力学性能劣化并导致微裂纹过早萌生，危及飞行安全。美国联邦航空管理局(Federal Aviation Administration，FAA)牵头组成的增材制造国家团队(Additive Manufacturing National Team,AMNT)在2016年度报告中明确指出，微气孔等缺陷造成增材制造材料性能劣化，特别是带来的损伤容限问题，需要重点关注。/>[0003]增材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于主成分分析的缺陷形貌等效与寿命评估方法，其特征在于，实现步骤如下：(1)采用断层扫描成像技术获得含缺陷材料的所述缺陷的三维的缺陷形貌，并导出该缺陷形貌的缺陷轮廓点云的三维坐标；(2)基于该三维坐标建立三维线性空间，采用主成分分析法唯一确定该缺陷形貌的缺陷等效椭球的长轴、中轴、短轴所对应的方向及空间取向矩阵；将所述缺陷轮廓点云的三维坐标形成的缺陷轮廓坐标矩阵按照所述空间取向矩阵进行坐标转换，得到以所述缺陷等效椭球的长轴、中轴与短轴为基坐标的线性空间下的缺陷形貌；(3)在以所述缺陷等效椭球的长轴、中轴与短轴为基坐标的线性空间下分别计算步骤(2)中得到的该线性空间下的缺陷形貌在所述长轴、中轴及短轴上的投影，并分别记作长轴长度、中轴长度与短轴长度；(4)对所述含缺陷材料的所有缺陷按照步骤(1)
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(4)的顺序进行批处理，得到所有缺陷的长轴长度、中轴长度与短轴长度的统计值，并统计所有缺陷的长轴长度、中轴长度与短轴长度的最大值与最小值；(5)根据所述长轴长度的最小值与最大值范围、所述中轴长度的最小值与最大值范围和所述短轴长度的最小值与最大值范围形成缺陷形貌样本；根据疲劳试验中的载荷范围形成载荷样本；根据步骤(3)中的所述长轴与加载方向的夹角α、所述中轴与加载方向的夹角β和所述短轴与加载方向的夹角θ形成缺陷取向样本；(6)基于有限元方法计算，利用步骤(5)中的所述缺陷形貌样本、载荷样本及缺陷取向样本进行有限元分析，获得应力集中系数，并采用神经网络将步骤(5)中获得的所述缺陷形貌样本、载荷样本和缺陷取向样本与所述应力集中系数进行关联；(7)基于微塑性理论确定所述含缺陷材料的缺陷周围的微塑性尺寸，并从步骤(6)中的所述缺陷形貌样本、载荷样本及缺陷取向样本中直接进行抽样，获得所述含缺陷材料的缺陷的致裂有效应力；(8)将所述步骤(7)中所述缺陷的致裂有效应力带入寿命评估方法中，得到含缺陷材料的低循环疲劳寿命。2.根据权利要求1所述的基于主成分分析的缺陷形貌等效与寿命评估方法，其特征在于：所述步骤(2)中，按照所述三维坐标的绝对值大小从大到小排列形成所述缺陷等效椭球的长轴、中轴与短轴。3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡殿印，王荣桥，潘锦超，毛建兴，宝剑光，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：