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申请/专利权人：湖南工程学院

摘要：本发明提供基于路径规划算法的高分子材料寿命预测方法及系统，涉及材料寿命预测技术领域，本发明通过路径规划算法，结合高分子材料的温度梯度分布、残余应力场、裂纹扩展速率为代表的多因素，综合考虑裂纹扩展过程中的多种物理因素，能够更加精准地预测裂纹的实际扩展路径，并进一步评估材料的使用寿命；这种方法不仅提高了裂纹扩展预测的精度，还缩短了计算时间，具有显著的应用价值。

主权项：1.基于路径规划算法的高分子材料寿命预测方法，其特征在于，具体步骤包括：步骤S1：基于历史实验数据、失效分析数据或仿真结果，确定高分子材料在不同工作环境下的裂纹扩展特性，裂纹扩展特性包括裂纹的起始位置点、扩展路径和扩展速率；步骤S2：采集高分子材料在空间中不同坐标下的温度变化数据，温度变化数据是指同一位置在不同时刻测得的温度变化情况，依据热传导方程，通过曲线拟合技术，建立高分子材料的温度梯度分布模型；步骤S3：基于步骤S2中得到的温度梯度分布，对空间中不同坐标位置对应的高分子材料进行温度实验，以确定高分子材料在不同温度变化下的材料特性变化，材料特性变化包括弹性模量和线膨胀系数的改变量，并通过回归分析拟合温度变化与材料特性变化之间的关系；获取高分子材料在空间中不同坐标的位置标记，提取温度梯度分布中的温度最小值和温度最大值，形成温度区间，从该温度区间内选取由小到大的m个温度点，形成温度点集合，，其中，表示第j个温度点的温度值，表示第m个温度点的温度值，且；根据温度点集合，针对空间中不同坐标位置对应的高分子材料进行m次温度实验，得到不同坐标点的弹性模量和线膨胀系数随温度变化的回归模型；步骤S4：基于材料特性变化，结合高分子材料在温度变化下的应力状态，计算残余应力值，将拟合得到的材料特性变化与残余应力值进行相关性分析，相关性分析结果用于评估材料特性变化对残余应力的影响程度；步骤S5：在外部加载应力作用于高分子材料的前提下，将外部加载应力与高分子材料内部的残余应力值相结合，以计算高分子材料的总应力值，基于总应力值，结合裂纹扩展特性，计算应力强度因子；步骤S6：接收总应力值和应力强度因子，建立裂纹扩展模型，该模型通过考虑高分子材料的裂纹扩展特性，确定裂纹扩展速率，并使用裂纹扩展速率预测裂纹的扩展行为；步骤S7：通过路径规划算法，基于步骤S6确定的裂纹扩展速率，并结合步骤S4中计算得到的残余应力值，以及步骤S5中计算得到的总应力值，以评估残余应力值对裂纹扩展路径的影响，进一步计算裂纹从起始位置点到失效位置点的最短扩展路径，将该最短扩展路径作为预测裂纹的实际扩展路径；步骤S8：验证步骤S7中路径规划算法的预测结果，调整相关模型参数，以对高分子材料疲劳寿命进行预测，最终完成高分子材料寿命的评估。

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