一种基于临界面法的塑性金属材料多轴高周疲劳寿命预测方法

摘要

本发明建立了一种基于临界面法的塑性金属材料多轴高周疲劳寿命预测方法，考虑了拉扭复合加载下塑性金属材料的疲劳失效模式，同时考虑了多轴加载下应力幅比和相位差对多轴高周疲劳寿命的影响，以多轴疲劳的临界面准则为基础，建立了采用最大主应力峰值和最大剪应力变程的线性组合来预测多轴高周疲劳寿命的疲劳寿命预测模型，用以预测塑性金属材料在承受多轴高周疲劳载荷时的寿命，并最终提出一种基于临界面法的塑性金属材料多轴高周疲劳寿命预测方法。本发明建立的模型，基于能够揭示多轴疲劳破坏物理机理的临界面准则，考虑了多轴加载下应力幅比和相位差对多轴高周疲劳失效的影响，其预测结果分散性小，准确度高。

主权项

一种基于临界面法的塑性金属材料多轴高周疲劳寿命预测方法，其特征在于包括以下步骤：步骤A，首先确定结构材料是否为塑性金属材料，若是塑性金属材料，则进行步骤B，若不是塑性金属材料，则不适用该基于临界面法的塑性金属材料多轴高周疲劳寿命预测方法，直接进入步骤G；步骤B，根据结构的几何形状，对结构进行应力分析，如果是简单结构，则对其进行理论计算，若为复杂结构，则对其进行有限元分析；步骤C，确定结构应力分布，进而判断结构在给定载荷下危险点是否产生塑性变形，即是否为高周疲劳；步骤D，若结构在危险点处不产生塑性应变，即为高周疲劳，则提取结构件危险点处的应力值，进入步骤E；若结构在危险点处产生塑性应变，即为低周疲劳，则直接进入步骤G；步骤E，计算危险点处最大主应力峰值(σ₁)_max及最大剪应力变程Δτ_max；步骤F，将上述最大主应力峰值(σ₁)_max和最大剪应力变程Δτ_max带入该基于临界面法的塑性金属材料多轴高周疲劳寿命预测方法的多轴高周疲劳寿命预测模型，预测结构多轴高周疲劳寿命N_f，该基于临界面法的塑性金属材料多轴高周疲劳寿命预测方法的寿命预测模型为：(σ₁)_max+Δτ_max/k＝K_f(2N_f)^t其中(σ₁)_max为加载过程中最大主应力峰值，Δτ_max为加载过程中最大剪应力变程，k为常数，根据材料的不同有不同的取值，可以通过实验来确定，K_f和t为材料常数，N_f为疲劳寿命；步骤G，结束。