[发明专利]基于改进雨流计数法的薄壁结构热声疲劳寿命预估方法

权利要求书

1.一种基于改进雨流计数法的薄壁结构热声疲劳寿命预估方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：获取航空航天薄壁结构在热声载荷作用下T_r响应时长内的应力响应时间历程，剔除应力响应时间历程中的无用点，得到薄壁结构应力响应时间历程的极值序列；

步骤2：采用雨流循环计数法建立薄壁结构应力响应时间历程的极大值与极小值的配对，得到薄壁结构应力响应时间历程的所有雨流循环计数对；

步骤3：根据薄壁结构应力响应时间历程的雨流循环计数对建立薄壁结构应力响应的雨流循环矩阵；

步骤4：根据薄壁结构应力响应的雨流循环矩阵基于Morrow平均应力模型确定薄壁结构的疲劳寿命T；

所述根据薄壁结构应力响应的雨流循环矩阵基于Morrow平均应力模型确定薄壁结构的疲劳寿命T的计算公式如下所示：

$T=T_r/\underset{-\mathrm{\∞}}{\overset{\mathrm{\∞}}{\Σ}}\underset{-\mathrm{\∞}}{\overset{\mathrm{\∞}}{\Σ}}RFD({\mathrm{\σ}}_{min},{\mathrm{\σ}}_{max});$

其中，为薄壁结构的雨流循环损伤矩阵，RFM(σ_min,σ_max)为薄壁结构的雨流循环矩阵，N_f(σ_min,σ_max)为在当前热声载荷作用下薄壁结构发生疲劳失效的循环数，σ_min为应力循环最小值，σ_max为应力循环最大值。

2.根据权利要求1所述的基于改进雨流计数法的薄壁结构热声疲劳寿命预估方法，其特征在于，所述步骤2包括以下步骤：

步骤2.1：确定薄壁结构应力响应时间历程的极大值序列X(t)中的各极大值M_k，以及极小值序列x(t)中的各极小值m_k，其中，k＝1...n，n极大值个数或极小值个数；

步骤2.2:确定极大值M_k的左侧搜索边界和右侧搜索边界

极大值M_k左侧存在极大值满足时，则极大值对应的时间为左侧搜索边界，否则，时间历程的起点为左侧搜索边界；

极大值M_k右侧存在极大值满足时，则极大值对应的时间为右侧搜索边界，否则，时间历程的终点T_r为右侧搜索边界；

步骤2.3：确定极大值M_k左侧搜索边界和右侧搜索边界区间的左侧极小值和右侧极小值

所述极大值M_k的左侧极小值和右侧极小值的确定公式如下所示：

$m_k^{-}=inf\{x\left(t\right):t_k^{-}\<t\<t_k\};$

$m_k^{+}=inf\{x\left(t\right):t_k\<t\<t_k^{+}\};$

其中，inf为小确界；

步骤2.4；根据极大值M_k的左侧极小值和右侧极小值确定其对应的雨流循环的极小值得到雨流循环计数对

所述极大值M_k的雨流循环的极小值的确定公式如下所示；

$m_k^{RFC}=\left\{\begin{array}{cc}max(m_k^{-},m_k^{+}),& if{t}_k^{+}\<T_r\\ m_k^{-},& if{t}_k^{+}=T_r\end{array}\right.;$

步骤2.5：从薄壁结构应力响应时间历程的极值序列中删除已确定的雨流循环计数对重复步骤2.2至步骤2.4，直至确定T_r响应时长内的薄壁结构应力响应时间历程的所有雨流循环计数对。