一种变幅载荷下的机械零构件疲劳寿命预测方法

摘要

本发明涉及一种变幅载荷下的机械零构件疲劳寿命预测方法，为了揭示变幅载荷下材料与结构的破坏机理、预测复杂服役条件下材料与结构的疲劳寿命预测等都不能回避次载强化和过载强化。本发明以机械零构件的S-N曲线为基础，引入损伤线，预测各个过程中寿命，最终得到变幅载荷下零构件的疲劳寿命为载荷的强化过程寿命、无损伤过程寿命和损伤过程寿命的累积之和，在寿命预测过程中，充分考虑了变幅载荷下的次载强化效应和过载无损伤效应，又考虑到载荷加速损伤过程。预测过程将更接近于试验和实际情况，明显优于现有的方法。本方法适用于钢铁类机械零构件高周疲劳破坏下的寿命预测。

主权项

1.一种变幅载荷下的机械零构件疲劳寿命预测方法，其特征在于，具体包括如下步骤：1）确定机械零构件的应力寿命线，即S-N曲线；2）确定机械零构件的损伤线；3）以原始强度为参照，通过损伤线和S-N曲线把疲劳极限以上载荷（简称过载）的作用分为两大区域，即无损伤区域和损伤区域，无损伤区域为损伤线以下的区域，损伤区域为损伤线与S-N曲线之间的区域；4）根据损伤线和S-N曲线，计算过载的无损伤过程寿命和损伤过程寿命，确定过载的损伤系数；5）变幅载荷下疲劳极限以下载荷（简称次载）的强化和损伤计算，确定变幅载荷下零构件的强化潜能、次载的强化过程寿命和损伤过程寿命；6）变幅载荷下零构件的疲劳寿命预测，变幅载荷下零构件的疲劳寿命是载荷的强化过程寿命、无损伤过程寿命和损伤过程寿命的累积之和，①强化过程寿命：依据步骤5）中的方法线性累积不同次载的强化次数；②无损伤过程寿命：如果结构经过次载强化后，不计算无损伤过程寿命；否则需要计算过载无损伤过程寿命，载无损伤过程寿命的计算体验可以按照线性累积估算；过载无损伤累积次数之和为1,即下式成立时,过载无损伤过程完成，不同载荷的累积和就是无损伤区域的总寿命，，式中：n_i为每级载荷作用次数，m为变幅载荷的级数，N_di为第i级载荷无损伤过程寿命；③损伤过程寿命：损伤累积次数之和为1,即下式成立时,载荷的损伤过程完成，即零构件失效，，其中N_si为第i级载荷的损伤过程寿命，m为载荷作用到该级载荷时，零构件失效。