[发明专利]一种测定材料与构件疲劳S-N曲线性能的单点法

说明书

技术领域

本发明提供一种测定材料与构件疲劳S-N曲线性能的单点法，属于测试技术领域。

背景技术

疲劳S-N曲线属材料和结构的关键性能指标，是疲劳寿命评定的前提条件之一。由于疲劳损伤的分散性，常常需要进行成组法疲劳试验，获得大子样疲劳试验数据，推断其统计特性，因此，试验消耗与成本巨大。为减少试样数量和试验时间，先前发展了单点-成组法测定疲劳S-N曲线，然而，此法成本依然较高，对于航空结构件，有时仅能提供少数几件试样进行疲劳试验测试，为此，本发明提出一种测定材料与构件疲劳S-N曲线的单点法，该方法非常简单实用，只需要进行少量试样的单点试验，大大减少了试样数和试验时间，无需进行成组试验，能满足工程上期待的小子样数据的要求，本发明具有重要的学术意义和工程应用价值。

发明内容

1、目的：本发明目的是提供了一种测定材料与构件疲劳S-N曲线性能的单点法，该方法具有简便实用，成本低等优点。

2、技术方案：本发明一种测定材料与构件疲劳S-N曲线性能的单点法，该方法具体步骤如下：

步骤一、随机化三参数疲劳S-N曲线

疲劳S-N曲线的三参数幂函数式为

N(S-S₀)^m＝C    (1)

对式(1)随机化，并取自然对数，变换后，获得

lnN＝lnC-m·ln(S-S₀)+lnW(S)    (2)

再令Y＝lnN，b₁＝lnC，b₂＝-m，X＝ln(S-S₀)，Z(S)＝lnW(S)，则式(2)变为

Y＝b₁+b₂X+Z(S)    (3)

式(3)即为疲劳S-N曲线的三参数幂函数式的对数正态模型，其中Z(S)为依赖于疲劳应力水平S对数正态随机变量，其均值和标准差分别为0和σ(S)。

通常假定σ(S)与对数疲劳应力lnS存在线性关系，即

σ(S)＝c+d·lnS    (4)

令σ(S)在疲劳应力处的取值为σ₀，则式(4)变为

σ(S)＝hσ₀    (5)

其中，h＝1+g(lnS-y₀)，g＝d/σ₀。

式中符号说明如下：S为疲劳应力水平，S₀为材料常数，N为疲劳寿命，n为样本数目，m、C、c、d均为常数。

步骤二、极大似然方程组的建立

由式(3)可知，随机变量Y服从正态分布N[b₁+b₂x，σ²(S)]，其对数似然函数可写为