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申请/专利权人：北京航空航天大学

摘要：本发明公开了一种压‑压循环载荷作用下裂纹萌生寿命的预测方法，属于疲劳性能测试技术领域。该方法首先需要进行裂纹萌生试验，然后将裂纹萌生寿命试验值Nobserve带入裂纹萌生寿命预测模型，反求出材料常数k和n，最后通过有限元模拟确定模型参数，并带入裂纹萌生寿命预测模型，就可以预测试件在不同压‑压循环载荷作用下的裂纹萌生寿命。相关试验研究表明，裂纹萌生寿命的预测值与试验值吻合良好，能够为工程结构寿命预测提供理论依据，避免进行大量试验，节约设计成本。

主权项：1.一种压-压循环载荷作用下裂纹萌生寿命的预测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：基于损伤力学理论建立压-压循环载荷作用下裂纹萌生寿命预测模型： 式中：N是裂纹萌生寿命；pD是累积塑性应变门槛值；E弹性模量；S是损伤的能量强度；Dc是损伤临界值；Δεp是塑性应变幅值；Δσ是应力幅值；a是应力应变滞回环偏移距离；k和n是材料常数；步骤2：确定材料常数k和n，PD、S、Dc和E是与材料相关的系数，Δεp、Δσ和a与载荷相关，在不同压-压循环载荷作用下通过有限元模拟得到；为了确定材料常数k和n，需要先进行2组不同压-压循环载荷作用下的裂纹萌生试验，并获得2组裂纹萌生寿命试验值Nobserve，然后通过有限元模拟分别得到2组不同压-压循环载荷作用下的模型参数Δεp、Δσ和a，最后将它们带入公式1，分别建立2组不同压-压循环载荷作用下的裂纹萌生寿命预测方程；步骤3：预测裂纹萌生寿命，在步骤2中确定材料常数k和n之后，此时裂纹萌生寿命预测模型中的变量只有和载荷相关的模型参数Δεp、Δσ和a；因此，首先通过有限元模拟V型缺口试件在不同压-压循环载荷作用下的应力应变响应，然后分别确定模型参数Δεp、Δσ和a，求解过程和步骤2中一样；最后将文系数PD、S、Dc和E，步骤2中确定的材料常数k和n，还有步骤3中确定的模型参数Δεp、Δσ和a依次带入到公式1，获得V型缺口试件在相应压-压循环载荷作用下的裂纹萌生寿命预测值Npredict；有限元计算结束后，进入ANSYS软件自带的通用后处理模块查看V型缺口试件的应力应变云图，并输出第20次压-压循环载荷作用过程中，V型缺口试件根部节点Y方向的应力应变数据，然后根据有限元数据画出真实应力应变滞回环，其中σ1是最小应力，σ2是最大应力，a是应力应变滞回环偏移距离，Δεp是塑性应变幅值，Δσ是应力幅值，为了方便获得模型参数Δεp、Δσ和a，需要对真实应力应变滞回环做简化，并得到简化应力应变滞回环；简化过程如下，为了使应力应变曲线关于横轴对称，保留真实应力应变曲线的正应力部分，并将正应力部分关于横轴对称，得到完整的应力应变滞回环，同时设当材料处于塑性变形阶段时，应力幅值Δσ＝2σ2保持不变，由此得到简化应力应变滞回环；最后，通过有限元模拟分别得到2组不同压-压循环载荷作用下的模型参数Δεp、Δσ和a，载荷大小与裂纹萌生试验相同。

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