本申请公开了一种修正的应力控制疲劳寿命预测方法，包括步骤：S1、基于Soderberg模型、Goodman模型以及Morrow模型，建立统一形式等效应力幅σ<subgt;ar</subgt;计算式作为修正模型；S2、采用Basquin公式的形式描述等效应力幅σ<subgt;ar</subgt;与寿命N<subgt;f</subgt;之间的关系式；S3、根据等效应力幅σ<subgt;ar</subgt;与寿命N<subgt;f</subgt;之间的关系式拟合得到待定的回归应力σ<subgt;x</subgt;、材料的疲劳强度指数b、材料的疲劳强度系数σ′<subgt;f</subgt;；S4、将拟合所得的σ<subgt;x</subgt;、b、σ′<subgt;f</subgt;代入等效应力幅σ<subgt;ar</subgt;与疲劳寿命N<subgt;f</subgt;之间的关系式计算得到疲劳寿命N<subgt;f</subgt;和等效应力幅σ<subgt;ar</subgt;。本发明专利技术的预测方法提供的修正模型预测精度高、材料适应范围广，具有极高的实际应用价值。
【技术实现步骤摘要】
本申请涉及材料疲劳寿命预测，特别地，涉及一种修正的应力控制疲劳寿命预测方法。
技术介绍
1、疲劳失效是各种机械设备的主要失效形式。疲劳破坏则是工程应用中材料/零部件主要的失效形式之一，每年在全世界范围内造成严重的经济损失[1]。因此，疲劳寿命预测的研究一直是国内外学者的重要课题。
2、自19世纪以来，许多学者提出了不同的疲劳寿命预测模型。在对称循环载荷下，basquin发现应力幅和疲劳寿命在双对数坐标下呈线性关系；morrow修正basquin线性关系，得到了失效反向数2nf和等效应力幅σar的关系式，即经典的basquin公式。在非对称循环载荷下，为了考虑平均应力对疲劳寿命影响，学者们研究提出了不同的等效应力幅σar计算方法，代入basquin公式预测寿命。比如，gerber提出了考虑平均应力σm影响的抛物线模型；goodman将gerber抛物线简化为直线，得到了著名的goodman模型；soderberg将goodman模型中的强度极限修正为屈服强度；morrow[7]将goodman模型中的强度极限修正为材料的真实断裂强度。
3、在实际应用中，因各模型等效应力幅计算方法的不同，都有各自适用的材料种类和寿命预测范围。比如：soderberg模型对于金属偏保守；goodman模型适用于脆性材料；对于拉伸和扭转而言，一般认为载荷-行程曲线急剧下降的时刻，为临界断裂时刻，而塑性材料在断裂之前将经历明显的颈缩变形，真实断裂强度难以通过简单地单轴拉伸试验测量，限制了morrow模型广泛应用。
技术实现思路
1、本申请提供了一种修正的应力控制疲劳寿命预测方法，以解决现有疲劳寿命预测预测方法存在精度低、材料适应范围窄的技术问题。
2、本申请采用的技术方案如下：
3、一种修正的应力控制疲劳寿命预测方法，包括步骤：
4、s1、基于soderberg模型、goodman模型以及morrow模型，建立统一形式等效应力幅σar计算式作为修正模型：
5、
6、其中，σm为试验平均应力，σa试验应力幅，σx为待定的回归应力；
7、s2、采用basquin公式的形式描述等效应力幅σar与寿命nf之间的关系式：
8、
9、式中，nf为疲劳寿命，2nf为失效反向数，σ′f为材料的疲劳强度系数，b为材料的疲劳强度指数；
10、s3、根据等效应力幅σar与寿命nf之间的关系式拟合得到待定的回归应力σx、材料的疲劳强度指数b、材料的疲劳强度系数σ′f；
11、s4、将拟合所得的σx、b、σ′f代入等效应力幅σar与疲劳寿命nf之间的关系式计算得到疲劳寿命nf和等效应力幅σar。
12、进一步地，所述soderberg模型为：
13、
14、式中，σa等于最大应力与最小应力差值的二分之一，σs是单轴拉伸屈服强度。
15、进一步地，所述goodman模型为：
16、
17、式中，σb是抗拉强度。
18、进一步地，所述morrow模型为：
19、
20、式中，σft是材料的真实断裂应力。
21、进一步地，所述步骤s3具体包括步骤：
22、s31、对所述等效应力幅σar与寿命nf之间的关系式两边同时取对数得：
23、lgσa＝blg(2nf)+lg(1-σm/σx)+lgσ′f
24、s32、采用上式进行对数应力幅lgσa与对数失效反向寿命lg(2nf)和平均应力σm之间的二元非线性拟合确定σx的值，同时也确定了拟合常数b、σ′f的值。
25、本申请另一方面还提供了一种修正的应力控制疲劳寿命预测装置，包括：
26、修正模型建立模块，用于基于soderberg模型、goodman模型以及morrow模型，建立统一形式等效应力幅σar计算式作为修正模型：
27、
28、其中，σm为试验平均应力，σa试验应力幅，σx为待定的回归应力；
29、等效应力幅与疲劳寿命关系式建立模块，用于采用basquin公式的形式描述等效应力幅σar与疲劳寿命nf之间的关系式：
30、
31、式中，nf为疲劳寿命，2nf为失效反向数，σ′f为材料的疲劳强度系数，b为材料的疲劳强度指数；
32、参数拟合模块，用于根据等效应力幅σar与寿命nf之间的关系式拟合得到待定的回归应力σx、材料的疲劳强度指数b、材料的疲劳强度系数σ′f；
33、疲劳寿命与等效应力幅计算模块，用于将拟合所得的σx、b、σ′f代入等效应力幅σar与疲劳寿命nf之间的关系式计算得到疲劳寿命nf和等效应力幅σar。
34、本申请的另一优选实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述修正的应力控制疲劳寿命预测方法的步骤。
35、本申请的另一优选实施例还提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，在所述程序运行时控制所述存储介质所在的设备执行所述修正的应力控制疲劳寿命预测方法的步骤。
36、相比现有技术，本申请具有以下有益效果：
37、本申请提供了一种修正的应力控制疲劳寿命预测方法，该方法基于soderberg模型、goodman模型以及morrow模型三个考虑平均应力对疲劳寿命的影响的经典模型，提出一个修正的疲劳寿命预测模型，运用soderberg、goodman、morrow模型和修正模型对q345钢、调质42crmo及钛合金tc11多应力比疲劳寿命进行预测。结果表明：对于q345钢和调质42crmo，修正模型预测寿命和试验寿命的相对误差绝对值的平均值、标准差都小于三个经典模型；对于钛合金tc11，soderberg与goodman模型无法有效预测，修正模型预测精度与morrow模型相当；综合而言，本申请预测精度更高、材料适应范围更广，修正模型更适合于q345钢、调质42crmo及钛合金tc11等多种材料多应力比疲劳寿命的预测，具有极高的实际应用价值。
38、本申请提供了除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本申请还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本申请作进一步详细的说明。
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【技术保护点】
1.一种修正的应力控制疲劳寿命预测方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的修正的应力控制疲劳寿命预测方法，其特征在于，所述Soderberg模型为：
3.根据权利要求1所述的修正的应力控制疲劳寿命预测方法，其特征在于，所述Goodman模型为：
4.根据权利要求1所述的修正的应力控制疲劳寿命预测方法，其特征在于，所述Morrow模型为：
5.根据权利要求1所述的修正的应力控制疲劳寿命预测方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括步骤：
6.一种修正的应力控制疲劳寿命预测装置，其特征在于，包括：
7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，
8.一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种修正的应力控制疲劳寿命预测方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的修正的应力控制疲劳寿命预测方法，其特征在于，所述soderberg模型为：
3.根据权利要求1所述的修正的应力控制疲劳寿命预测方法，其特征在于，所述goodman模型为：
4.根据权利要求1所述的修正的应力控制疲劳寿命预测方法，其特征在于，所述morr...
【专利技术属性】
技术研发人员：聂振超，刘骁，吴靓昕，李永建，
申请(专利权)人：中国航发湖南动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：
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