【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及有机玻璃通透型载人舱，特别是涉及一种有机玻璃通透型载人舱疲劳裂纹萌生寿命预测方法。
技术介绍
1、在人类社会可持续发展和我国海洋强国建设的需求引领下，深海装备与技术已成为优先发展主题，并且大深度载人潜水器研制仍是深海装备研发的前沿技术，对于载人潜水器最重要的部件——载人舱来说，主要是采用钛合金或者高强度钢制成的带有透明观察窗的耐压舱，然而观察窗为潜航员和科学家提供的观察视野有限，为了追求更大的观察视野，采用透明有机玻璃制成小开孔整球的通透载人舱形式，有机玻璃有着优异的机械性能、优秀的着色性和透明度，从而被广泛应用于承压结构设计，是水下装备最常用的透明材料，因此也是全通透型载人舱的首选材料。
2、有机玻璃是典型的粘弹性材料，与金属材料不同，结构响应受环境和载荷影响更大，在粘弹性本构模型控制下，结构与环境和载荷的耦合作用更加明显，累积损伤方法是现有船舶与海洋工程规范中普遍采用的疲劳寿命校核方法，但是潜水器规范中尚未对结构疲劳寿命作出明确规定，目前为止国外相关标准和规范中也未囊括有机玻璃材料，因此提出一种准确且简单的疲劳裂纹萌生寿命预测方法来计算有机玻璃材料在深海环境作用下的损伤演化过程和疲劳裂纹萌生寿命，将其应用到实际工程领域，是一项具有重要意义的工作。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种有机玻璃通透型载人舱疲劳裂纹萌生寿命预测方法，用于解决现有技术中没有预测方法可以对有机玻璃通透型载人舱疲劳裂纹萌生寿命进行预测的问题。
2、为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种有机玻璃通透型载人舱疲劳裂纹萌生寿命预测方法，包括以下步骤：对有机玻璃材料进行拉伸疲劳试验，并根据拉伸疲劳试验得到的疲劳试验数据确定有机玻璃材料的各向同性损伤演化方程中的各个参数；建立有机玻璃材料在周期性载荷下的疲劳裂纹萌生寿命的预测模型，并编写有机玻璃通透型载人舱在深海作业时的真实载荷历程程序；根据所述疲劳裂纹萌生寿命的预测模型和真实载荷历程程序进行有机玻璃通透型载人舱的有限元仿真，根据仿真结果预测有机玻璃通透型载人舱的疲劳裂纹萌生寿命。
4、本专利技术的实施方式还提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如上述的有机玻璃通透型载人舱疲劳裂纹萌生寿命预测方法。
5、于本专利技术的一实施例中，所述根据拉伸疲劳试验得到的疲劳试验数据确定有机玻璃材料的各向同性损伤演化方程中的各个参数，包括：根据所述疲劳试验数据得到最大载荷幅值下拉伸疲劳试验的循环寿命；绘制最大载荷幅值下拉伸疲劳试验的循环寿命的曲线；对最大载荷幅值下拉伸疲劳试验的循环寿命的曲线进行拟合，根据拟合结果确定有机玻璃材料的各向同性损伤演化方程中的各个参数。
6、于本专利技术的一实施例中，所述建立有机玻璃材料在周期性载荷下的疲劳裂纹萌生寿命的预测模型，包括：建立有机玻璃材料的粘弹性本构关系；建立有机玻璃材料的耦合损伤的材料应力-应变关系；建立有机玻璃材料的各向同性损伤演化方程。
7、于本专利技术的一实施例中，所述建立有机玻璃材料的粘弹性本构关系，包括：根据以下公式建立有机玻璃材料的粘弹性本构关系：其中，σ为应力的统称，ε为应变的统称，μ1为粘弹性系数，e1是瞬时弹性模量，e2是时滞弹性模量，和为应力和应变的时间变化率，该技术方案通过建立有机玻璃材料的粘弹性本构关系可以在仿真软件中对有机玻璃的材料进行定义。
8、于本专利技术的一实施例中，所述建立有机玻璃材料的耦合损伤的材料应力-应变关系，包括：根据以下公式建立有机玻璃材料的耦合损伤的材料应力-应变关系：σij＝2μ(1-d)εij+λ(1-d)εkkδij；其中，σij为柯西应力，d为损伤度，εij为无穷小应变张量，λ和μ为lame系数，εkk也为应变张量，δij为kronecker delta函数，该技术方案中通过建立有机玻璃材料的耦合损伤的材料应力-应变关系可以在仿真软件中对有机玻璃的损伤应力-应变关系进行定义。
9、于本专利技术的一实施例中，所述建立有机玻璃材料的各向同性损伤演化方程，包括：根据以下公式建立有机玻璃材料的各向同性损伤演化方程：其中，d为损伤度，n为载荷循环次数，a，b是材料的损伤力学参数，ymax和yth是最大损伤驱动力和临界损伤驱动力，该技术方案中通过有机玻璃材料的各向同性损伤演化方程可以对有机玻璃载人舱在梯形循环载荷作用下进行演化损伤过程。
10、于本专利技术的一实施例中，所述编写有机玻璃通透型载人舱在深海作业时的真实载荷历程程序，包括：在abaqus软件的二次开发dload子程序中将真实载荷历程简化为梯形循环载荷，该技术方案中通过abaqus软件进行了umat和dload二次开发，建立了有机玻璃的损伤演化和疲劳裂纹萌生寿命模型，对水下有机玻璃结构的寿命计算提供了有效方法。
11、于本专利技术的一实施例中，所述根据疲劳裂纹萌生寿命的预测模型和真实载荷历程程序进行有机玻璃通透型载人舱的有限元仿真，根据仿真结果预测有机玻璃通透型载人舱的疲劳裂纹萌生寿命，包括：根据所述疲劳裂纹萌生寿命的预测模型和真实载荷历程程序开展有机玻璃通透型载人舱有限元仿真，计算有机玻璃通透型载人舱在梯形循环载荷作用下的损伤演化过程；根据损伤演化过程对不同载荷值和不同保载时间下的载人舱的疲劳裂纹萌生寿命进行预测，根据预测结果得到有机玻璃通透型载人舱的疲劳裂纹萌生寿命。
12、如上所述，本专利技术的一种有机玻璃通透型载人舱疲劳裂纹萌生寿命预测方法，具有以下有益效果：本专利技术通过疲劳试验数据得出有机玻璃材料的各向同性损伤演化方程中的各个参数，然后建立有机玻璃材料在周期性载荷下的疲劳裂纹萌生寿命的预测模型，并编写有机玻璃通透型载人舱在深海作业时的真实载荷历程程序，最后基于所建立的疲劳裂纹萌生寿命的预测模型和真实载荷历程程序开展有机玻璃载人舱有限元仿真，从而预测出有机玻璃通透型载人舱的疲劳裂纹萌生寿命，不但充分考虑载人舱在深海环境中的真实载荷历程，而且提出的疲劳裂纹萌生寿命模型操作简单，计算方便，适用性广泛，对工程应用具有重要的意义。
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1.一种有机玻璃通透型载人舱疲劳裂纹萌生寿命预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种有机玻璃通透型载人舱疲劳裂纹萌生寿命预测方法，其特征在于：所述根据拉伸疲劳试验得到的疲劳试验数据确定有机玻璃材料的各向同性损伤演化方程中的各个参数，包括：
3.根据权利要求1所述的一种有机玻璃通透型载人舱疲劳裂纹萌生寿命预测方法，其特征在于：所述建立有机玻璃材料在周期性载荷下的疲劳裂纹萌生寿命的预测模型，包括：
4.根据权利要求3所述的一种有机玻璃通透型载人舱疲劳裂纹萌生寿命预测方法，其特征在于：所述建立有机玻璃材料的粘弹性本构关系，包括：
5.根据权利要求3所述的一种有机玻璃通透型载人舱疲劳裂纹萌生寿命预测方法，其特征在于：所述建立有机玻璃材料的耦合损伤的材料应力-应变关系，包括：
6.根据权利要求3所述的一种有机玻璃通透型载人舱疲劳裂纹萌生寿命预测方法，其特征在于：所述建立有机玻璃材料的各向同性损伤演化方程，包括：
7.根据权利要求1所述的一种有机玻璃通透型载人舱疲劳裂纹萌生寿命预测方法，其特征在
8.根据权利要求7所述的一种有机玻璃通透型载人舱疲劳裂纹萌生寿命预测方法，其特征在于：所述根据疲劳裂纹萌生寿命的预测模型和真实载荷历程程序进行有机玻璃通透型载人舱的有限元仿真，根据仿真结果预测有机玻璃通透型载人舱的疲劳裂纹萌生寿命，包括：
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种有机玻璃通透型载人舱疲劳裂纹萌生寿命预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种有机玻璃通透型载人舱疲劳裂纹萌生寿命预测方法，其特征在于：所述根据拉伸疲劳试验得到的疲劳试验数据确定有机玻璃材料的各向同性损伤演化方程中的各个参数，包括：
3.根据权利要求1所述的一种有机玻璃通透型载人舱疲劳裂纹萌生寿命预测方法，其特征在于：所述建立有机玻璃材料在周期性载荷下的疲劳裂纹萌生寿命的预测模型，包括：
4.根据权利要求3所述的一种有机玻璃通透型载人舱疲劳裂纹萌生寿命预测方法，其特征在于：所述建立有机玻璃材料的粘弹性本构关系，包括：
5.根据权利要求3所述的一种有机玻璃通透型载人舱疲劳裂纹萌生寿命预测方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：王芳，何志豪，吴瑜，张锦飞，罗瑞龙，
申请(专利权)人：上海海洋大学，
类型：发明
国别省市：
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