[发明专利]一种基于SWT参数的Weakest-Link方法的涡轮盘概率寿命分析方法

权利要求书

1.一种基于SWT参数的Weakest-Link方法的涡轮盘概率寿命分析方法，其特征在于：实现步骤如下：

步骤(1)涡轮盘试样件疲劳试验：针对涡轮盘不同部位材料性能和局部几何特征分别设计结构模拟件及盘坯取样方案并开展试验，从盘坯上取样并开展光滑圆棒低循环疲劳试验，获得材料的低循环疲劳性能；通过开展100％、80％、60％、40％一系列不同尺寸比例中心圆孔平板试验，获取涡轮盘应力集中部位低循环疲劳寿命评估数据；

步骤(2)对光滑圆棒试验数据和中心圆孔平板试样试验数据通过疲劳寿命Weibull分布参数估计值分析，基于Weakest-Link方法得到可靠度函数，获得寿命分布指数b_N；

步骤(3)基于光滑圆棒试验数据建立SWT三参数幂函数寿命模型，通过最小二乘回归分析得到SWT三参数幂函数寿命模型中的指数系数m；

步骤(4)损伤参数分布指数b_W根据步骤(2)中得到的试样寿命分布指数b_N和步骤(3)中得到的SWT三参数幂函数寿命模型中指数系数m共同确定；

步骤(5)结合中心圆孔平板试样有限元分析结果数据和步骤(4)得到的损伤参数分布指数b_W计算得到有效损伤参数

步骤(6)根据步骤(5)的有效损伤参数和步骤(3)建立的SWT三参数幂函数寿命模型，计算得到特征疲劳寿命

步骤(7)根据步骤(6)计算的特征疲劳寿命和步骤(2)计算的寿命分布指数b_N，得到中心圆孔平板试样的疲劳寿命Weibull分布函数式；

步骤(8)根据步骤(7)得到的疲劳寿命Weibull分布函数式，当可靠度P_s或失效概率取0.5时，求得中心圆孔平板试样的预测中值寿命N_p，当可靠度P_s分别取0.9987和0.0013时，得到中心圆孔平板试样的±3σ寿命曲线；

所述步骤(2)中，针对试样数据进行Weibull分布参数估计值分析，基于Weakest-Link方法推导得到可靠度函数为：

其中，N_f为寿命循环数，为特征疲劳寿命，对可靠度函数式取两次自然对数，通过最小二乘法回归分析得到参数的估计值：

其中，x＝lnN_f、y＝ln[ln1/1-P_f(N_f)]，同种材料在相同温度、不同载荷条件下寿命分布指数b_N近似服从标准正态分布，将不同类型试样各载荷水平条件下获得的寿命分布指数的均值作为b_N的取值；

所述步骤(3)中，基于光滑圆棒试验数据引入SWT参数，建立三参数幂函数确定性寿命模型形式如下：

N_fΔW^m＝N_f(ΔW_SWT-ΔW₀)^m＝c

其中，c、m、ΔW₀三个参数为与材料有关的参数，可基于步骤(1)试验数据通过最小二乘回归分析拟合得到；ΔW为损伤参数，ΔW＝ΔW_SWT-ΔW₀，ΔW_SWT＝Δε_tσ_max，Δε_t为总应变范围，σ_max为最大应力。

2.根据权利要求1所述的一种基于SWT参数的Weakest-Link方法的涡轮盘概率寿命分析方法，其特征在于：所述步骤(4)中，计算损伤参数分布指数b_W时，采用以下方法：

3.根据权利要求1所述的一种基于SWT参数的Weakest-Link方法的涡轮盘概率寿命分析方法，其特征在于：所述步骤(5)中，计算有效损伤参数时，采用以下方法：

其中，参考体积V₀为试样的考核段体积；ΔW为损伤参数，由步骤(3)确定；b_W为损伤参数分布指数，由步骤(4)确定。