[发明专利]基于构件表面轮廓表征构件疲劳强度的方法

说明书

技术领域

[01]本发明涉及基于构件表面状态表征构件的疲劳强度。

[02]疲劳损伤是任何类型的经受周期性荷载谱的构件中均会出现的实际问题。而且，生产此类构件的工艺引发了表面性能的波动，从而引发了构件疲劳强度的波动。实际上，已知机械构件的疲劳强度尤其取决于其表面，在所述表面上可能引发出现疲劳断裂。

[03]大多数关于构件表面状态对其疲劳强度影响的研究考虑可以表征所述表面状态的三个参数：

[04]-几何参数，

[05]-冶金学参数，和/或

[06]-力学参数。

[07]每个参数根据材料作用方式有所不同，从而一般情况下，对于给定的材料可以选取其中一个作为最具代表性的参数。

[08]在某些情况下，例如这里主要针对的航空领域应用的铝合金，最具代表性的标准是几何标准。该标准与由工艺规程所产生的表面粗糙度轮廓的形状相关。因此，将一力学模型应用于这样标识的几何参数以评估其对疲劳强度的影响是很常见的。

背景技术

[09]在关于表面状态对疲劳强度影响的研究中，致力于几何影响的研究应用给定粗糙度参数的几何模型。所述粗糙度参数是描述表面的中间手段；实际上，力学模型从通过这些粗糙度参数进行的该几何描述出发，以评估其对所述疲劳强度的影响。图1所示的图表简要示出了这种方法。

[10]1)几何模型

[11]粗糙度参数基于表面轮廓根据物理标准或统计标准(参见国际标准ISO4287/1-1984(E/F/R)(1984))由所述几何模型加以计算。该步骤一般通过表面光度仪来完成。在所述粗糙度参数中，用得最多以确定构件疲劳强度的参数是：

[12]-算术平均偏差(Ra)，其是介于所述粗糙度轮廓及其平均线之间的表面，或者粗糙度轮廓在评定长度之上的大小(taille)的绝对值的积分：

Ra=1l∫0l|Z(x)|dx]]>

[13]-总偏差(écart)(Rt)，其是在整个评定长度上介于所述粗糙度轮廓的最高点和最低点之间的竖直偏差。

[14]-不平度平均深度(Rz)，其是连续取样长度的简单深度Rzi的算术平均值(符号“i”代表连续取样长度，所述长度可以标识为在所述表面轮廓中具有峰-见图2)。

Rz=1n(Rz1+Rz2+...+Rzn)]]>

[15]2)力学模型

[16]如此得到的粗糙度参数随后用于已知的不同模型以确定力学性能。可以将这些模型分成两类：

[17]-表面因子模型(Ks)，和

[18]-粗糙度对疲劳强度影响模型。

[19]2.1)Ks因子建模

[20]因子Ks被定义为：具有一定表面粗糙度的给定试样的疲劳极限与参考试样的疲劳极限的比值，所述参考试样的表面状态被选为基准。