一种实现亚临界裂纹动态扩展与寿命预测的方法技术

本发明专利技术公开一种实现亚临界裂纹动态扩展与寿命预测的方法，包括确定亚临界裂纹萌生位置、确定初始亚临界裂纹长度、采用交互积分法分离出亚临界裂纹尖端的应力强度因子张量、根据等效应力强度因子修正过后的亚临界裂纹扩展Paris准则，判断裂纹是否处于亚临界裂纹扩展阶段、确定迭代步长、根据最大周向应力准则，确定亚临界裂纹扩展角度、采用等效应力强度因子修正过后的亚临界裂纹扩展Paris准则，预测裂纹动态裂纹扩展寿命、通过前馈神经网络进行训练，采用延时神经网络进行训练等，本发明专利技术将人工神经网络在非线性学习领域高效拟合的优势与弹塑性断裂力学计算精度极高的优势结合，极大的降低了亚临界裂纹扩展预测与计算的难度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种实现亚临界裂纹动态扩展与寿命预测的方法


[0001]本专利技术涉及裂纹扩展预测
，具体为一种实现亚临界裂纹动态扩展与寿命预测的方法。

技术介绍

[0002]在工程领域中，源于亚临界裂纹扩展而造成的灾难性破坏事故频发，对人民的生命和财产造成了不可估量的损失，如飞机机翼在交变载荷作用下折断失效；压力容器或管道在交变载荷作用下发生破裂损坏；海上半潜平台下的钢悬链线立管在洋流交变载荷作用下，发生泄漏折断，使得人们对亚临界裂纹失效问题十分关注。
[0003]同时安全服役问题是航天航空、高铁制造、船舶制造等高端制造领域中，科研、设计人员重点关心的问题，随着对实际工程构件提出更苛刻的安全服役要求，传统材料失效强度理论(最大拉应力理论，最大拉应变理论，最大切应力理论、畸变能密度理论)已不适用于长期处于亚临界应力状态下，裂纹扩展问题。由于亚临界裂纹扩展需要108～10
10
次循环载荷形成，进行亚临界裂纹失效疲劳试验则需大量的时间成本、人力成本、资金成本，评价效率极低。

技术实现思路

[0004]本部分的目的在于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实现亚临界裂纹动态扩展与寿命预测的方法，其特征在于，包括：S1、确定亚临界裂纹萌生位置；S2、确定初始亚临界裂纹长度a0≥10r
p
；S3、采用交互积分法分离出亚临界裂纹尖端的应力强度因子张量[K
I
，K
II
，K
III
]；S4、根据等效应力强度因子修正过后的亚临界裂纹扩展Paris准则，判断裂纹是否处于亚临界裂纹扩展阶段，其中，亚临界裂纹扩展条件满足ΔK
eff
＞ΔK
th
且K
max
＜K
C
；修正过后的亚临界裂纹扩展Paris准则为：其中，C、m为亚临界裂纹扩展的材料常数，ΔK
eff
为等效应力强度因子，N为亚临界载荷作用次数；S5、确定迭代步长Δa，其中，Δa满足S6、根据最大周向应力准则，确定亚临界裂纹扩展角度S7、采用等效应力强度因子修正过后的亚临界裂纹扩展Paris准则，预测裂纹动态裂纹扩展寿命：式中N为亚临界载荷作用次数，C、m为亚临界裂纹扩展的材料常数，ΔK
eff
为等效应力强度因子；S8、以多组裂纹尖端积分路径上的应力张量σ
ij
(i，j＝1，2，3)为输入值，解析所得的对应的多组应力强度因子[K
I
，K
II
，K
III
]为目标值，通过前馈神经网络sij2ki进行训练，得到训练后的应力强度因子的预测模型，并且以多组裂纹尖端应力强度因子[K
I
，K
II
，K
III
]为输入值，裂纹扩展路径上，解所得的对应多组的亚临界裂纹扩展角θ和亚临界循环载荷作用次数N为目标值，采用延时神经网络ki2theta进行训练，得到训练后的亚临界裂纹角θ
net
与扩展寿命N
net
的预测模型，将sij2ki与ki2theta网络线性连接，生成基于多层神经网络的亚临界裂纹动态扩展算法模型。2.根据权利要求1所述的一种实现亚临界裂纹动态扩展与寿命预测的方法，其特征在于，所述步骤S1中，确定亚临界裂纹萌生位置具体步骤如下：根据研究构件所受载亚临界荷载形式，进行受力分析，确定最大主应力分布，根据材料力学第一强度理论，以最大主应力集中位置为裂纹萌生位置。3.根据权利要求1所述的一种实现亚临界裂纹动态扩展与寿命预测的方法，其特征在于，所述步骤S2中，确定初始亚临界裂纹长度a0≥10r
p
的具体步骤如下：根据断裂力学应力
强度因子计算公式与材料的屈服强度σ
s
，计算裂纹尖...

【专利技术属性】
技术研发人员：李思远，王东坡，邓彩艳，龚宝明，王策，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：