金属材料的疲劳裂纹扩展寿命预测方法、装置及相关设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种金属材料的疲劳裂纹扩展寿命预测方法、装置及相关设备，确定待测金属材料的最佳残余应力分布函数及其系数值；依据最佳残余应力分布函数及其系数值计算待测金属材料的残余应力强度因子；获取待测金属材料所对应母材的第一裂纹扩展速率和应力强度因子范围，并根据第一裂纹扩展速率和应力强度因子范围计算Walker模型常数值、根据残余应力强度因子和应力强度因子范围计算有效应力强度因子范围和有效应力比；利用Walker模型常数值、有效应力强度因子范围和有效应力比，计算待测金属材料的第二裂纹扩展速率和裂纹扩展寿命的预测值。本发明专利技术可以实现金属材料在残余应力场中的疲劳裂纹扩展寿命的预测，具有精确性和实用性。性和实用性。性和实用性。

【技术实现步骤摘要】
金属材料的疲劳裂纹扩展寿命预测方法、装置及相关设备


[0001]本专利技术涉及材料科学与工程应用
，更具体地说，涉及一种金属材料的疲劳裂纹扩展寿命预测方法、装置及相关设备。

技术介绍

[0002]工程上，一方面由于典型焊接工艺往往在金属材料引入残余应力；而另一方面，由于表面完整性需求，往往对应力集中部分或寿命敏感区进行表面强化，提升疲劳寿命。无论是焊接、还是表面强化方法，都会引入残余应力，改变材料表面形貌和微观组织等表面完整性特征，进而影响轮盘的疲劳性能。而且由于残余应力的引入，传统疲劳寿命预测方法不再适用。目前比较常用的方法是通过大量试验，对疲劳寿命进行统计分析，基于统计理论给出疲劳寿命。另一方面，还可以采用有限元仿真，对简单形式试样建立寿命模型，仅限于科研阶段。第一种方法需要重复进行大量试验，而且一旦发生试验条件改变，基于已有数据预测寿命会有很强的局限性；而第二种方法从有限元模型角度出发，则需要对复杂情况进行简化，而在建立仿真模型前，还需要对简化因素的重要性进行判定，尚需更全面的系统性分析。
[0003]随着焊接工艺和表面强化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属材料的疲劳裂纹扩展寿命预测方法，其特征在于，所述方法包括：确定待测金属材料的最佳残余应力分布函数、以及所述最佳残余应力分布函数的系数值；依据所述最佳残余应力分布函数、以及所述最佳残余应力分布函数的系数值，计算所述待测金属材料的残余应力强度因子；获取所述待测金属材料所对应母材的第一裂纹扩展速率和应力强度因子范围；根据所述第一裂纹扩展速率和所述应力强度因子范围计算Walker模型常数值，以及，根据所述残余应力强度因子和所述应力强度因子范围计算有效应力强度因子范围和有效应力比；利用所述Walker模型常数值、所述有效应力强度因子范围和所述有效应力比，计算所述待测金属材料的第二裂纹扩展速率和裂纹扩展寿命的预测值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定待测金属材料的最佳残余应力分布函数、以及所述最佳残余应力分布函数的系数值，包括：获取所述待测金属材料对应的残余应力引入方式、以及所述待测金属材料的实际厚度；根据所述残余应力引入方式确定多个残余应力分布函数；通过与所述实际厚度相匹配的残余应力测试信息，对所述多个残余应力分布函数进行测试；基于测试结果从所述多个残余应力分布函数中选取最佳残余应力分布函数、并确定所述最佳残余应力分布函数的系数值。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述待测金属材料所对应母材的第一裂纹扩展速率和应力强度因子范围，包括：对所述待测金属材料所对应母材进行不同应力比下的裂纹扩展试验，获取所述待测金属材料所对应母材的第一裂纹扩展速率和应力强度因子范围。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述残余应力强度因子和所述应力强度因子范围计算有效应力强度因子范围和有效应力比，包括：通过叠加法或者Newman裂纹闭合模型对所述残余应力强度因子和所述应力强度因子范围进行处理，得到有效应力强度因子范围和有效应力比。5.一种金属材料的疲劳裂纹扩展寿命预测装置，其特征在于，所述装置包括：函数确定模块，用于确定待测金属材料的最佳残余应力分布函数、以及所述最佳残余应力分布函数的系数值；因子计算模块，用于依据所述最佳残余应力分布函数、以及所述最佳残余应力分布函数的系数值，计...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘尧，张仕朝，张丽，许巍，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：