一种预测多步加载条件下金属材料低周疲劳寿命的方法

摘要

本发明公开了一种预测多步加载条件下金属材料低周疲劳寿命的方法，其方法的步骤包括：(1)通过单步和多步加载的非对称循环应力控制疲劳实验，获得金属材料的低周疲劳寿命；(2)根据疲劳实验的工况条件与材料的疲劳性能，确定单步加载时材料疲劳参数FP的计算式，建立单步加载条件下材料疲劳寿命的预测模型；(3)根据多步加载过程中材料的非线性损伤累积特征，提出多步加载时材料疲劳参数FP′的计算式；(4)建立多步加载的非对称循环应力控制条件下金属材料低周疲劳寿命的预测模型，并预测其疲劳寿命。本发明的方法可以快速地预测金属材料在多步加载的非对称循环应力控制条件下的低周疲劳寿命，为零件的可靠性设计及评估提供理论参考。

主权项

1.一种预测多步加载条件下金属材料低周疲劳寿命的方法，其特征在于可以快速地预测金属材料在多步加载的非对称循环应力控制条件下的低周疲劳寿命，该方法的步骤包括：步骤1：在一系列峰值应力σ_p和应力幅值σ_a的条件下，进行非对称循环应力控制的低周疲劳实验，获得材料的低周疲劳寿命；步骤2：根据疲劳实验的工况条件与材料性能，获得单步加载条件下材料疲劳参数FP的计算式为：其中为材料的疲劳极限，E为材料的弹性模量，σ_p为峰值应力，σ_a为应力幅值，基于实验测得的材料疲劳寿命，建立材料在单步加载条件下的疲劳寿命预测模型为：N_f＝a₁×exp(_b1×FP)+a₂×exp(b₂×FP)，其中N_f为材料在单步加载条件下的低周疲劳寿命，a₁，b₁，a₂和b₂为材料常数，它们反应了材料疲劳寿命对疲劳参数FP的敏感程度；步骤3：根据多步加载过程中材料的非线性损伤累积特征，提出多步加载时材料疲劳参数FP′的计算式，建立多步加载的非对称循环应力控制条件下金属材料低周疲劳寿命的预测模型，并预测其疲劳寿命，所述的多步加载的非对称循环应力控制条件下金属材料低周疲劳寿命的预测模型为：N_fp＝a₁×exp(b₁×FP′)+a₂×exp(b₂×FP′)，其中N_fp为材料在多步加载条件下低周疲劳的预测寿命，FP′为多步加载时的材料疲劳参数。