[发明专利]考虑表面初始加工刀痕的轮盘低循环疲劳寿命预测方法

权利要求书

1.一种考虑表面初始加工刀痕的轮盘低循环疲劳寿命预测方法，其特征在于，该方法实现步骤如下：

SS1.基于轮盘的三维几何模型的循环对称特征，任选其中一个扇形段，按表面无加工刀痕进行网格划分，建立有限元模型；

SS2.基于步骤SS1建立的有限元模型，输入轮盘的材料性能参数和载荷参数，并施加边界约束，计算轮盘经历最小状态运转至最大状态再运转至最小状态这样一个循环中轮盘的最大应力、最小应力和最大应变、最小应变，得到应变幅值和应力幅值；

SS3.根据步骤SS2计算得到的应变幅值及轮盘材料的应变-寿命曲线预测轮盘表面无初始加工刀痕时的低循环疲劳寿命N_f-smo；

SS4.将轮盘表面的初始加工刀痕视作裂纹，假设轮盘表面某一裂纹是由一次断裂和低循环疲劳两种方式产生的，根据一次断裂应变能和低循环疲劳消耗应变能之间的关系，得到与裂纹尺寸对应的当量低循环寿命N_f-eqv的表达式，并根据轮盘的相关材料性能参数，计算出N_f-eqv的值；

SS5.根据N_f-rou＝N_f-smo-N_f-eqv，计算出考虑轮盘表面初始加工刀痕的低循环疲劳寿命。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤SS1中，所述材料性能参数至少包括材料密度、弹性模量、线膨胀系数及应力-应变曲线，所述载荷参数至少包括最大状态和最小状态时轮盘的转速、温度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤SS3中，轮盘材料的应变-寿命曲线通过材料手册获得。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤SS4中，所述轮盘的相关材料性能参数至少包括断裂强度、断裂延性、应变硬化指数、对应应变幅下每个循环单位体积消耗的塑性应变能，并通过材料手册获得。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤SS4中，与裂纹尺寸对应的当量低循环寿命N_f-eqv的表达式如下：

其中，σ_f、ε_f、n为材料常数，分别为断裂强度、断裂延性、应变硬化指数；σ_a为步骤SS2计算得到的应力幅值；ΔW为对应应变幅下每个循环单位体积消耗的塑性应变能，也为材料常数；a₁为对低循环疲劳寿命无影响的最大裂纹尺寸，为已知值；a₂为表面初始加工刀痕深度，为已知值。