一种通过应力-寿命数据获取金属材料寿命的插值方法技术

一种通过应力

【技术实现步骤摘要】
一种通过应力
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寿命数据获取金属材料寿命的插值方法


[0001]本专利技术涉及飞机设计
，尤其涉及一种通过应力
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寿命数据获取金属材料寿命的插值方法。

技术介绍

[0002]采用名义应力法估算飞机金属结构寿命时，一般根据应力谱中的某一级应力在金属材料某一应力集中系数下的等寿命曲线（如图1所示）上插值获取相应应力比下的应力
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寿命曲线，即Sa
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N曲线；再根据Sa
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N曲线插值得到各级应力下的寿命并最终获得总寿命。受金属材料试验成本和周期等限制，某一应力集中系数下金属材料等寿命曲线数量有限。近年出版的航空金属材料手册一般仅给出材料循环数104~107次的4条等寿命曲线，由4条等寿命曲线得到的Sa
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N曲线仅有4个基准点，直接进行拉格朗日插值得到中低寿命区间的寿命时，易出现负数寿命值，从而造成金属材料寿命估算错误。

技术实现思路

[0003]本专利技术所解决的技术问题在于提供一种通过应力
‑
寿命数据获取金属材料寿命的插值方法，以解决上述
技术介绍
中的问题。
[0004]本专利技术所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种通过应力
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寿命数据获取金属材料寿命的插值方法，首先根据金属材料等寿命曲线以获取应力谱中对应级应力下的Sa
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N曲线数据点，而后将Sa
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N曲线数据点与原有的应力匹配形成应力
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寿命对数线性坐标，再对应力
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寿命对数线性坐标进行拉格朗日插值以得到对应级应力对应的寿命对数值，而后对寿命对数值进行运算得到该级应力下的金属材料寿命数值，最后对金属材料寿命数值进行拟合，绘制出无负数寿命出现的平滑曲线；重复前述步骤，最终获得谱载下总寿命；具体步骤如下：1）通过金属材料等寿命曲线获取应力谱中对应级应力下的Sa
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N曲线数据点；2）对获得的Sa
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N曲线数据点的寿命取对数，与原有的应力匹配，形成应力
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寿命对数线性坐标；3）对步骤2）中形成的应力
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寿命对数线性坐标进行拉格朗日插值，获取应力谱中对应级应力对应的寿命对数值；4）对步骤3）中拉格朗日插值获得的寿命对数值进行运算，得到该级应力下的金属材料寿命数值；5）对步骤4）中获得金属材料寿命数值进行拟合，绘制出无负数寿命出现的平滑曲线，即计算出的寿命数值准确；重复执行步骤1）~步骤4），以获得应力谱其他级应力对应的寿命，最终获得谱载下总寿命。
[0005]在本专利技术中，步骤2）中，对各应力寿命点的寿命取10为底的对数。
[0006]在本专利技术中，步骤4）中，对步骤3）中拉格朗日插值获得的寿命对数值进行幂运算。
[0007]有益效果：本专利技术在等寿命曲线较少的情况下避免曲线拟合出现负值寿命，进而
获得较为准确的金属材料寿命估算值；对于无等寿命曲线的金属材料，减少曲线数量需求，从而相对降低试验成本和周期。
附图说明
[0008]图1为本专利技术的较佳实施例中的金属材料等寿命曲线示意图。
[0009]图2为本专利技术的较佳实施例中的应力比R为0条件下的Sa
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N曲线及直接拉格朗日拟合曲线示意图。
[0010]图3为本专利技术的较佳实施例中的应力
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寿命对数线性坐标示意图。
[0011]图4为本专利技术的较佳实施例中的金属材料寿命数值平滑曲线示意图。
具体实施方式
[0012]为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本专利技术。
[0013]参见图1~4所示的一种通过应力
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寿命数据获取金属材料寿命的插值方法，具体步骤如下：1）通过金属材料等寿命曲线获取应力谱中对应级应力下的Sa
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N曲线数据点，以应力谱中0，1000一级应力为例，其应力比为0，在等寿命曲线（如图1所示）上插值得到应力
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寿命数据点（如图2所示），各点坐标分别为：（10000000，450）、（500000，475）、（100000，508）、（70000，525）；2）对获得的Sa
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N曲线数据点的寿命取对数，与原有的应力匹配，形成应力
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寿命对数线性坐标，实施例对各应力寿命点的寿命取10为底的对数，得到应力点对应的线性坐标（如图3所示），具体为：（7，450）、（5.69897，475）、（5，508）、（4.8451，525）；3）对步骤2）中形成的应力
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寿命对数线性坐标进行拉格朗日插值，获取应力谱中对应级应力对应的寿命对数值，即根据线性坐标（7，450）、（5.69897，475）、（5，508）、（4.8451，525）下的应力点进行拉格朗日插值，得到应力谱中0，1000一级应力对应的线性坐标值5.1106，即图3中
☆
所示位置；4）对步骤3）中拉格朗日插值获得的寿命对数值进行幂运算（对数逆运算），得到该级应力下的金属材料寿命数值；即对坐标值5.1106进行幂运算（以10
5.1106
为底），得到应力谱中0，1000一级应力对应的寿命129003，如图4中
★
所示位置；5）对步骤4）中获得金属材料寿命数值进行拟合，绘制出平滑曲线，拟合效果良好，无负数寿命出现，即计算出的寿命准确；重复执行步骤1）~步骤4），以获得应力谱其他级应力对应的寿命，最终获得谱载下总寿命。
[0014]以上显示和描述了本专利技术的基本原理、主要特征和本专利技术得优点。本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利技术的原理，在不脱离本专利技术精神和范围的前提下，本专利技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本专利技术范围内。本专利技术要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通过应力
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寿命数据获取金属材料寿命的插值方法，其特征在于，首先根据金属材料等寿命曲线以获取应力谱中对应级应力下的Sa
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N曲线数据点，而后将Sa
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N曲线数据点与原有的应力匹配形成应力
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寿命对数线性坐标，再对应力
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寿命对数线性坐标进行拉格朗日插值以得到对应级应力对应的寿命对数值，依次对寿命对数值进行运算得到该级应力下的金属材料寿命数值，最后对金属材料寿命数值进行拟合，绘制出无负数寿命出现的平滑曲线；重复前述步骤，最终获得谱载下总寿命。2.根据权利要求1所述的一种通过应力
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寿命数据获取金属材料寿命的插值方法，其特征在于，具体步骤如下：1）通过金属材料等寿命曲线获取应力谱中对应级应力下的Sa
‑
N曲线数据点；2）对获得的Sa
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【专利技术属性】
技术研发人员：张海东，王学强，汤庆辉，吴成林，王钱伟，朱亲强，李彬，
申请(专利权)人：江西洪都航空工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：